一、數值孔徑

數值孔徑（NA）：是一個無量綱的數，用以衡量該系統能夠收集的光的角度范圍。越大，收集到的光越多，分辨率越高。

描述了透鏡收光錐角的大小，決定著透鏡收光能力和空間分辨率。

數值孔徑（NA）是透鏡與被檢物體之間介質的折射率（n）和孔徑角（2α）半數的正弦之乘積。

用公式表示如下：NA = n * sin α。

孔徑角越大，進入透鏡的光通量就越大，它與透鏡的有效直徑成正比，與焦點的距離成反比。

在顯微鏡系統中，對于給定的物鏡，孔徑角已經固定，若想增大其NA值，唯一的辦法是增大介質折射率n值。

基于這一原理，就產生了水浸系物鏡和油浸物鏡。

二、分辨率極限與衍射極限

一般來講，要獲得高的分辨率，一定要用數值孔徑大的物鏡（更高NA的物鏡）。

通常的物鏡口徑總是有限的，不可能把物體散射的所有光都收集到。

即使能夠造出一個接近理想的物鏡，能收集到所有的遠場散射光，分辨率也不是無限小。

還有一個物理原理上的限制，叫“衍射極限”。

與物體對光的衍射能力(或散射能力）有關。見衍射極限 - ostartech - 博客園 https://www.cnblogs.com/wxl845235800/p/9380900.html

物體的細節越小，衍射光的角度越大。

如果物體的細節處（微尺度）的空間頻率和波長一樣大，那么衍射光的角度a就是90度了。

如果細節處的尺寸更小，這部分空間頻率的成分失去了對光的衍射能力！

入射光除了吸收和透射，不會有其它角度的散射。

換句話說，就是如果物體的細節比波長小，那么這個物體其實是不散射光的，是透明的，也就是說

光波“看”不到比它波長更小的物體的細節！

考慮有角度的入射光，這個極限大概是波長的一半。這就是衍射極限的來源。物鏡的口徑造得再大，也無法超越這個極限。（大概是0.44λ，NA=1.4時）

【參考文獻】

科學網—[轉載]光學-透鏡：數值孔徑，分辨率，衍射極限 - 張歡歡的博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-3254469-1017416.html

光學顯微鏡能看到波長的多少倍的象？ - 知乎 https://www.zhihu.com/question/50641039

Ernst Abbe 據何認為衍射極限是200納米？ - 知乎 https://www.zhihu.com/question/30159989

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数值孔径NA、分辨率极限与衍射极限的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。