显微镜的几个概念:分辨率，放大率，最大分辨率，分辨极限

一、分辨率

分辨率是指能够分辨出的相邻两个物点间的最小距离的能力，这种距离称为分辨距离。

一般来说分辨距离越小，分辨率越高。一般规定：显微镜或者人眼在25cm处明视距离处，能够清楚分辨被检物体细微结构最小间隔的能力，称为分辨率。人眼的分辨距离是100μm；光学显微镜的最大分辨距离是0.2μm。分辨距离(r)可用以下的公式计算：

r = 0.61 λ/n sinα

其中：n为聚光镜和物镜之间介质的折射率（空气的折射率为1，油为1.5）α为样品对物镜角孔径的半角，sinα的最大值为1λ为照明光源的波长；0.61是一个恒定参数

上式中的n sinα的值称为物镜的数值孔径（numerical aperture），缩写NA。各种物镜和聚光镜的数值孔径是不同的，干燥系物镜NA为0.05~0.95，油镜的NA为0.85~1.4。值得注意的是分辨率指的是分辨能力，而r值指的是分辨距离，因此r值越小对应的分辨率越高。

二、最大分辨率

根据分辨率的定义可知，当r值越小的时候，分辨率越高。根据公式可得当NA的值越大，r值越小，分辨率也就越高。因此当以可见光作为光源时，我们就可以计算出透镜的最大分辨率是多少。

要想使得分辨距离尽可能的小，一方面是使得数值孔径NA尽可能大，好的玻璃透镜的镜口角大约为70°，空气折射率为1，因此NA大约为0.94。另一方面可以缩短波长，可见光的波长范围为400~700nm，以450nm的蓝光，空气作为介质为例，其最大分辨距离为r=0.61×450/1×0.94≈0.3μm；若选择油镜作为光折射的介质，则最大分辨距离可提高到0.2μm。

三、分辨极限和放大率

显微镜的分辨极限受可见光波长的限制，无论怎样改善透镜，也不可能克服波长本身所造成的限制。普通光学显微镜下，能够清楚分辨的相邻两点之间的最小距离为0.2μm，称为光镜的分辨极限。

最终成像的大小和原物体大小的比值称为放大率，在显微镜中总的放大率等于物镜放大倍数乘以目镜的倍数，放大倍数同样受分辨极限的限制。一般来说，光镜的最大放大率只能是透镜数值孔径的一千倍。空气作为介质时，最大放大倍数大约为1000倍。

四、注意事项

文中所提到的分辨率实际上是指分辨能力，有些资料当中也使用分辨力一词。计算分辨距离时，α指的是物镜角孔径的半角，有些材料直接当作角孔径，因此在计算的过程中要除以2。最大分辨率等同于最小的分辨距离，通俗的讲就是看的最清楚，切记不要混淆概念。文中所有的数值均为约数，数据只是作为例子，便于理解。