NA(数值孔径)才是决定清晰度的关键!

“诶,我已经调了焦,图还是糊的!”

——这是实验室每天都可能听见的经典台词。

有时候是师弟,有时候是我自己。

曾经我也是满头雾水,一边转着调焦环,一边对着屏幕里那个模糊的小细胞犯愁。

“你NA多少?”师姐走过来瞥了一眼。

“啊?NA?我……放大60倍了呀。”

“我问的是NA,不是倍数。”

这句话就像一个显微光斑,把我打回了物镜基础课。

今天,就让我来还原这场“从糊图走向顿悟”的故事,一起搞懂显微镜中最容易被忽略却至关重要的一个参数:NA(数值孔径)


🧐 什么是NA?它不是 Not Applicable!

我们先不讲公式,直接一句大白话:

NA,决定你镜头能“接住”多少光。

它的英文全称是 Numerical Aperture,中文叫数值孔径

你可以把显微镜想象成一个“眼睛”——NA 就是它的瞳孔张开程度。

不明确的

人眼不同的瞳孔直径,来源:维基百科

瞳孔开得大(高NA),能接住更多光,更容易分辨细节。
瞳孔开得小(低NA),光线少,看得糊也正常。


🔍 为什么对好焦,图还是糊的?

因为你对焦,只是把“这层”图像摆到正确位置。
NA,决定你能不能看清“这层”的细节。

✅ 焦点 = 拍到了
✅ NA = 拍得清

举个不那么恰当的例子,你可以对焦拍一张夜景,但设置低ISO值拍照,照出来一样一团黑。

图源见水印

显微镜也一样:你对焦对得再准,NA不够高,细节还是不清楚


📐 数值孔径到底怎么来的?

放心,数学只用10秒讲完。

不明确的

NA = n × sin(θ)

  • n:介质的折射率(空气≈1,油≈1.515)

  • θ:光线进入物镜的最大夹角

图源:维基百科

所以:

  • NA高 = 光线夹角大 = 能收更多光 = 分辨率高

  • NA最高可达约1.7(奥林巴斯用于TIRF的物镜,截至2018年11月),空气镜头通常不超过0.95

IX83/IX73/IX53

奥林巴斯  APON100XHOTIRF 数值孔径NA:1.7


🧪 瑞利判据:NA决定分辨率的底线

显微镜分辨率的计算,并不是凭感觉——它有一个经典的光学标准,叫:

瑞利判据(Rayleigh Criterion)

瑞利判据告诉我们:
两个点是否能被分辨开,取决于它们之间的间距,是否大于系统的最小分辨距离。

而这个最小分辨距离(d)的公式是:

其中:

  • :光的波长(一般可见光为 500–600 nm)

  • NA:数值孔径

数值孔径(NA)为0.95的干式物镜和NA为1.4的油浸物镜的分辨率

NA 越大,分辨率 


📸 你镜头上的 NA,其实早就告诉你答案了!

下次你看看物镜上的字:

  • 60× / 1.4 Oil → 高倍高NA,需要滴油,清晰炸裂

  • 40× / 0.65 → 中等NA,普通细胞OK

  • 10× / 0.25 → 低NA,大视野概览用

所以别只看“放大倍数”了,右边的“1.4”、“0.65”、“0.25”才是灵魂


🎯 NA 值高,就一定好吗?

当然也不是。

高NA的确能看更清楚,但它也带来了“副作用”:

所以在显微镜界,“合适”永远比“最强”更重要。


🧠 如果你研究这些,推荐这样选NA:


💡 结语:显微镜成像,不止对焦

你也许调了焦、染了色、调了曝光,
但如果忽略了NA,成像的上限就卡在了入口。

📌 对焦只是摆正姿态,
🎯 而NA,才是你“能不能看清”的真正分界线。


真正的显微,不止看得深,
还要看得对、看得准——
那一点NA,就是清晰与迷雾的分界线。

你还想了解哪一类显微镜?

欢迎留言告诉我们

作者:潘

光学不干,不会白发

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