光學(xué)顯微鏡的數(shù)值孔徑NA與兩個(gè)因素有關(guān)，一個(gè)是介質(zhì)的折射率，另一個(gè)是圖中的錐角a（也稱為孔徑角），并且它們彼此成正比。

Na＝介質(zhì)折射率XSiN1／2的開角

讓我們先來(lái)談?wù)劰馊嵌取?

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)值孔徑表示物體收集散射光的能力的大小。上圖中的物體只能從錐角a收集光線。我們知道物體的細(xì)節(jié)越?。ɑ蛩目臻g頻率越高），它散射的光的角范圍就越大。理想的物鏡應(yīng)該能夠從各個(gè)角度收集光，然后恢復(fù)物體在圖像平面上的圖像。但由于物理尺寸的限制，角度A總是有限的，小于90度。也就是說(shuō)，在錐角a以上的散射光中散射的物體的高頻細(xì)節(jié)已經(jīng)丟失。那么我們能改進(jìn)嗎？

如果照明光不像第一圖像中那樣平行，而是由聚光器4產(chǎn)生的光錐，那么當(dāng)同一物鏡可以恢復(fù)物體的更多細(xì)節(jié)時(shí)，可以收集大于角度a的等效散射光。因此，物鏡的分辨率應(yīng)該是：

該分辨率受物鏡和集中器的數(shù)值孔徑的限制。目標(biāo)的數(shù)值孔徑越大，分辨率越高。那么集中器的數(shù)值孔徑越大越好？此外，當(dāng)聚光鏡的NA與物鏡的NA相同時(shí)，分辨率最高。為什么？因?yàn)楫?dāng)聚光器的NA大于物鏡的NA時(shí)，物鏡無(wú)法收集到過(guò)量大角度光對(duì)物鏡的零級(jí)散射（即透射光），只能收集到大于零級(jí)的散射光，而這些ligHT不能有效成像（至少在野外）。因此，聚光器的NA在超過(guò)物鏡時(shí)沒(méi)有任何實(shí)際意義。從上面的圖中我們還可以看到，最好在物體表面1上的每個(gè)點(diǎn)都照射這樣的光錐，并且光錐的角度最好根據(jù)不同的物鏡進(jìn)行調(diào)整。這些是科勒照明所能滿足的條件。

從以上討論中可以看出，冷凝器也是微觀成像系統(tǒng)中的限制因素。為了獲得最佳的成像效果，發(fā)展高NA物鏡的能力，在顯微鏡上最好有一個(gè)高質(zhì)量的聚光器，并且調(diào)整光路以滿足Kohler照明條件。

在介質(zhì)折射率方面：

在顯微鏡系統(tǒng)中，孔徑角對(duì)于給定的物鏡是固定的，增加其NA值的唯一方法是增加折射率n。因?yàn)榭諝獾恼凵渎士偸切∮?，所以介質(zhì)的折射率要大于1，所以需要引入如油和水等介質(zhì)，NA值可能大于1。

數(shù)值孔徑的最大值為1.4（油），理論上和技術(shù)上達(dá)到了極限。目前，以高折射率溴代萘為介質(zhì)，溴化萘的折射率為1.66，NA值可大于1.4。但我沒(méi)有見過(guò)和使用NA超過(guò)1.4。