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标题[问题] 显微镜的不完美是如何产生的?
时间Sat Nov 15 17:13:42 2014
一般显微镜顶多看到几个微米等级就已经是很好的显微镜了(吧?)
但是光的绕射极限应当是波长的一半(可见光为数百奈米)
这中间的差距是什麽因子产生的呢?
是因为透镜无法做到完美吗？还是有其他的原因?
如果想深入了解的话有没有推荐什麽书呢
查了很多关键字都只有找到几何光学的课本而已
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 114.45.53.143
※ 文章网址: http://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1416042825.A.644.html
1F：推 bjiyxo: 对於一小圆孔直径D针孔成像，光源波长l，藉由Huygen's Pri 11/15 17:58
2F：→ bjiyxo: nciple(惠根斯原理)的概念计算出两点如果在小於1.22l/D时 11/15 17:58
3F：→ bjiyxo: 将恰无法分辨，所以若透镜为完美，无论放大倍率多少皆无法 11/15 17:58
4F：→ bjiyxo: 逃脱上述式子的绕射极限 11/15 17:58
5F：→ bjiyxo: 至於中间推导式子建议非理工相关科系无须了解，中间涵盖 11/15 18:01
6F：→ bjiyxo: 太多大学数学 11/15 18:01
抱歉可能没讲清楚，我不是要算绕射极限
我的问题在於，一般的显微镜的倍率跟绕射极限还有段距离
但是制作一个近乎完美的透镜在现在科技应该不是太困难的事? (还是说这其实很难?)
那麽一个不那麽好的显微镜，通常是哪个环节有缺陷造成它无法达到绕射极限呢?
※ 编辑: pagepage (114.45.53.143), 11/15/2014 20:40:34
※ 编辑: pagepage (114.45.53.143), 11/15/2014 20:41:52
7F：推 kanonehilber: 像差吧 11/15 20:45
8F：推 tsongs: 完美的OO那有可能不难 纯净没有杂质就不简单 11/15 21:40
9F：→ tsongs: 很多是实验室千百次试到一次数据 离量产还很遥远 11/15 21:42
10F：→ bjiyxo: 很抱歉可能我误解了，不过这方面原po可以从两方面了解：1 11/15 21:46
11F：→ bjiyxo: 请试着想想有没有任何透镜可以满足通过镜心不偏折，仔细想 11/15 21:46
12F：→ bjiyxo: 想应该就会发现这不可能，所以我们都需要多个透镜以矫正2 11/15 21:46
13F：→ bjiyxo: 非球透镜制作困难，但球透镜只有近轴（靠近中间）才勉强 11/15 21:46
14F：→ bjiyxo: 符合要求，而且非球透镜上的平整也要求很高 11/15 21:46
谢谢
似乎我把问题想得太简单了(原本以为花功夫做个模具，事後就可量产了)
感谢各位回复
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15F：推 harrey810719: 像差影响非常大，以电子显微镜来说，绕射极限跟 11/16 00:33
16F：→ harrey810719: 实际的解析度，大概差了1000倍，当然也有部份原因 11/16 00:33
17F：→ harrey810719: 是因为电磁透镜本来就很难做，不过很好奇有没有熟悉 11/16 00:33
18F：→ harrey810719: 光学透镜的大大能够分享一下实际的制备瓶颈在哪？ 11/16 00:34
19F：→ bjiyxo: 楼上h大拿电子显微镜跟光学显微镜比较有点奇怪，光学显微 11/16 01:56
20F：→ bjiyxo: 镜是真的透镜，电子显微镜则是使用磁场来作为透镜 11/16 01:57
21F：→ bjiyxo: 刚刚查了查资料，国外有卖到光学显微镜做到0.1微米的， 11/16 02:05
22F：→ bjiyxo: 只是价格天价XD 11/16 02:05
23F：推 lopq5201314: 0.1微米是在什麽波长底下的解析度? 也太厉害! 11/16 08:27
24F：→ lopq5201314: 跪求大大分享资料! 11/16 08:27
25F：→ saltlake: 绕射极限的估计式之推导可在啥书或论文见到? 11/16 12:13
26F：→ saltlake: 工程书多仅可见到但无推导 11/16 12:14
27F：推 oolontea: 就两个靠近的狭缝，去算他的ar field得绕射场 11/16 15:02
28F：→ oolontea: *far field 11/16 15:03
30F：→ bjiyxo: 这个到UV光源的到80nm，另外绕射极限估计我是看Bennett的 11/16 16:03
31F：→ bjiyxo: Principles of Physical Optics p293-p295，以及一些 11/16 16:04
32F：→ bjiyxo: Bessel function of the 1st kind的知识 11/16 16:04
33F：→ yeahbo: 光学显微镜有做到绕射极限的程度啊... 一台至少要几十万的 11/16 20:13
34F：→ yeahbo: 等级... 光学显微镜解析能力的瓶颈最常讨论的有这几项： 11/16 20:13
35F：→ yeahbo: 球面像差、散光像差、彗星像差、色散像差和绕射极限 11/16 20:15
36F：→ yeahbo: 绕射极限通常是1.23*λ/NA，bjiyxo兄的连结里是用248nm作 11/16 20:19
37F：→ yeahbo: 光源，这样绕射极限是339nm，要宣称解析度有80nm可能是在 11/16 20:21
38F：→ yeahbo: "解析度"的定义上有作一些手脚 XD 11/16 20:21
39F：→ yeahbo: 另外，光是那颗 DUV 100X/0.9 的物镜就值几十万新台币了XD 11/16 20:22
40F：推 bjiyxo: 楼上计算出来的绕射极限式子跟我不太依样...，我的是 11/16 20:32
41F：→ bjiyxo: 0.61λ/NA，NA我倒是没有找到多少，如果NA值做到1.9(?) 11/16 20:37
42F：→ bjiyxo: 搞不好也不是不可能的事情XD 11/16 20:37
43F：→ wohtp: 那个显微镜不是光源用248nm，而是对248nm解析度最佳化 11/16 21:12
44F：→ wohtp: 能下到80nm，光源至少是~50nm以下吧？ 11/16 21:13
45F：→ wohtp: 1.22是圆形aperture的Airy disk半径。不知道0.61是什麽形 11/16 21:22
46F：→ wohtp: 状？ 11/16 21:22
47F：推 lopq5201314: 是0.61λ/NA没错喔! 1.22λ/D。 11/16 22:46
48F：推 lopq5201314: bjiyxo大的连结太强了，无法参透如何得到80nm解析度 11/16 22:57
49F：→ yeahbo: 0.61好像是半径，要说的话半径好像比较对 XD 11/17 00:54
50F：→ yeahbo: 要再提高解析度的话，大概是在入射光的整形上作手脚 XD 11/17 00:57
51F：推 ntust661: 好文推推!! 11/17 20:46