显微镜的分辨本领优化建议：缩短波长，提升分辨能力

设计一个很好的显微镜，应使它在适合的筒长g时是衍射受限的。如果把这个结论推广到折射率为n的物空间。我们必须应用在媒质中波长等于λ／n这个事实，这里λ是在空气（或真空）中的波长。因此，分辨极限等于1.22λL1／nD。

通常习惯用数值孔径N＝nd／2l改写这个表达式。刚好是在近轴近似下限制孔径在物点半张角u。写成数值孔径n的表达式物分辨极限为

在不能用近轴近似时，正弦条件指出，对一个校正很好的物镜。N应为

N＝nsinu

对多数物镜，n＝1。而对一个40x物镜，sinu很少能超过0.65。因为λ约等于0.55μm，分辨极限在0.5μm左右。有些油浸物镜的设计，应使一滴高折射率的油依靠表面张力保持在物镜与盖玻片之间，这种物镜的放大率为60或100，数值孔径可高达1.6。它们只能与合适的油共用，同时为避免引进像差，必须使用有规定折射率和厚度的盖玻片。(www.xing528.com)

同望远镜一样，当眼睛刚好能够分辨物镜像平面中存在的全部细节时，显微镜达到了有用放大率。如果两点相距为分辨极限R，则当α1等于眼睛的分辨极限是，M＝Mu。

它的观察对象是细小的近物，故通常以最小分辨距离δym直接标志它的分辨本领。

在可见光波段，δym≥0.2μm。为了充分发挥显微镜的分辨能力，应将δym放大到足以使眼睛可分辨的距离δye≈δθe×25 cm≈0.075 mm，由此估算光学显微镜的横向线放大率v≈δye／δym≈400倍。当然过高的放大率也没有必要，此时仪器仍然无法分辨δym以下的细节。这个与分辨本领相匹配的放大率称为显微镜的正常放大率或有效放大率。设计时一般选用放大率稍大于正常放大率，光学显微镜的放大率不超过1 000倍。进一步提高显微镜分辨本领的唯一途径是缩短波长。近代电子显微镜利用电子束的波动性经“磁透镜”成像，电子束的波长很短（取决于加速电压），不过电子束的孔径角也小（不到10°），其结果可使电子显微镜的分辨本领比光学显微镜的高几个数量级，相应的放大率可达数万倍至百万倍，能显示蛋白质分子结构。