ما هو الحد النظري للتكبير للمجهر الضوئي؟
يبلغ حد التحليل للمجهر الضوئي حوالي 0.2 ميكرومتر، وهو ما يتوافق مع تكبير من 1500 إلى 2000 مرة؛ ولتحقيق قدر أكبر من التكبير، يتم استخدام المجهر الإلكتروني أو المجهر الماسح النفقي.
يمكن للعدسات المكبرة إعادة تركيز الضوء لتحقيق التكبير، وذلك باستخدام مجموعة من العدسات المكبرة للحصول على المجاهر الضوئية؛ الحد الأقصى للمجاهر الضوئية محدود بالطول الموجي، والتكبير غير المحدود غير ممكن.
بشكل عام، حد دقة المجهر الضوئي ذو الطول الموجي الثابت هو نصف الطول الموجي للضوء، والطول الموجي للضوء المرئي يتراوح بين 400~760 نانومتر، وبالتالي فإن حد دقة المجهر الضوئي هو 200 نانومتر (0.2 ميكرون). لن يتم حل الأجسام الأصغر من 0.2 ميكرون بواسطة المجهر الضوئي، تمامًا كما لا يمكن أن تتجاوز دقة اللمس لليد البشرية المسافة الصغيرة بين الخلايا اللمسية.
في حين أن التكبير عبارة عن بيان شخصي، يتم تعريفه على أنه نسبة حجم الجسم الذي تراه العين البشرية إلى حجمه الفعلي على مسافة 25 سم على مرأى من الجميع، فإن دقة 0.2 ميكرون للمجهر الضوئي هي أي ما يعادل تكبير 1500 إلى 2000 مرة، وهو ما يكفي للسماح لنا برؤية بنية الخلية المتوسطة بوضوح.
إذا استخدمنا موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية أقصر، فيمكننا تحقيق تكبير أكبر، لكن هذا يتجاوز نطاق الطول الموجي للضوء المرئي؛ في عام 1931، اخترع الفيزيائي البريطاني لوسكا المجهر الإلكتروني، وفقًا لمبدأ ازدواجية الموجة والجسيم، فإن شعاع الإلكترون له طول موجي أقصر من موجة دي بروين، لذلك يمكنه تحقيق دقة أصغر.
يتوافق جهد تسارع الإلكترون وطول موجته، عندما يكون الجهد 100 كيلو فولت، يكون الطول الموجي لشعاع الإلكترون حوالي 0.004 نانومتر (يمكن أن تصل الدقة الفعلية إلى 0.2 نانومتر فقط) ، هو أيضًا أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي، وبالتالي فإن حد دقة المجهر الإلكتروني أكبر بكثير من المجهر الضوئي، ويمكن للمجهر الكبير تحقيق معدل تكبير يبلغ 3 ملايين مرة، ويمكنه التمييز بين الفيروس والميتوكوندريا، الحمض النووي والأشياء الصغيرة الأخرى.
