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                衍射如何限制顯微鏡的光學分辨率

                來源:本站       閱讀量:59     時間:2022-08-01 13:32:46

                Kurt Thorn 博士 (UCSF) 以對 Ernst Abbe (1840-1905) 工作的歷史總結開始了這個iBiology視頻,他在 1873 年進行了一項開創性的實驗后正式定義了分辨率的定義,稱為 Abbe 衍射實驗。Thorn 博士描述了一個樣品的實驗,該樣品在理論上被表示為一個衍射光柵,具有靠近在一起的重復圖案的暗線和亮線。大約從 7:00 開始,Thorn 博士進行了一次必看實驗,其中顯微鏡由光學元件配置并放置在光臺上。他使用分束器和兩個相機來顯示(交替)由管透鏡形成的圖像和物鏡后焦平面(傅立葉平面)上的圖像。在用不同的樣本做實驗,然后通過在傅里葉平面上展示簡單濾波的效果,他將上述抽象概念具體化在觀眾的腦海中。

                應用布拉格定律,我們得出由方程 dSin(β) = λ 確定的衍射角,其中 d 是衍射光柵的間距,β 是衍射角,λ 是光的波長。對于更精細的衍射圖案,衍射角會增加 - 如果角度大于 α(物鏡可以收集的**角度),則不會捕獲有關條紋的信息。我們所看到的只是通過樣品的 0 階透射光。這意味著如果 β > α 則不會形成圖像。


                可以通過設置衍射角等于物鏡可以收集的**角度來獲得極限情況。由此,Abbe 能夠推斷出顯微鏡的分辨率極限,由方程 dSin(α) = λ 決定。應用折射率“n”來考慮不同的介質,分辨率限制提高了 2 倍,因為我們不限于軸上照明,而是有全方位的角度來照亮樣品. 

                另一個見解是,樣品中的衍射告訴我們一些關于視野中物體的大小的信息,而衍射光束之間的干涉是產生樣品圖像的原因。Thorn 博士以阿貝的名言形式傳達了這一見解:“顯微鏡圖像是衍射現象的干涉效應”。


                完整內容打開轉載:https://scientificimaging.com/knowledge-base/how-diffraction-limits-the-optical-resolution-of-a-microscope/

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