显微镜测量高的分辨率,须观察距离较小和瞳孔直径较大
假定用显微镜来测量某个被照明的小物体的长度,在视场
中放大了的影像投影在一标准刻尺上在这系统中,由于清楚的直
线被投影为两端点模糊的直线,而产生误差。直线两端点位置的
不确定度约等于模糊端半圆的半径.光学领域的研究工作者常常
研究这个问题,但他们从不同的角度考虑,也就是要确定两个像
点较小间距,使显微镜系统能观测到两个圆斑而不是只看到一个
开始时用简单的透镜来代替显微镜,然后根据同样的规律来了解
较为复杂的透镜系统。
注意,有趣的是不难得到具有好的分辨率而又便宜的数值孔径透
镜,得到在空气中N.A.值为0.9,在油中N.A.值为1.4的透镜的便
宜显微镜也是不困难的。好的显微镜的消色差特性,消除畸变、视场
的尺寸等可以比单透镜好得多,但它们的分辨率相差很少.
为了得到较高的分辨率,必须观察距离较小和瞳孔直径较大。多
数人不能够正确地定焦在观察距离25cmPJ,pq,而在良好的光照下瞳
孔直径约为0.4cm
关于人眼作用的一些解释也许需要加
些限制。因为经过进化,人眼的作用虽具有相当高的水平,但其优点
只是使人能够在恶劣的环境中幸存下来,而不是用来进行科学测量。
人眼在判断形状的相互关系时,较容易被许多的光学幻影所欺骗。但
眼睛较显著的能力是觉察微小的运动。天文学家利用这种能力去寻找
小星星,接连几夜去拍摄星空的某部分,并把它们连续地感光于相纸
上,这样人眼能容易地发现移动的小星星。对于原始人,这个同样的
天赋的才能,使他们能够感受在他视野范围内的远处运动着或嬉戏着
的动物的轻微变化。这对他们是极有价值的。
由此可见,透镜的聚焦深度取决于数值孔径平方的倒数,
取决于数值孔径的倒数.
总之,光学元件分辨率的整个问题在理论上都容易计算,
论似乎和实践中观察的结果接近一致.