如上圖所示，紫色箭頭所代表的物體PQ經(jīng)過物鏡后在相機上成像為P'Q'。 由于光的衍射作用，物體上的P、Q等點在相機上并不是單獨的點，而是一定大小的光斑，稱為弗勞恩霍夫衍射斑（或艾里斑）。 如右側(cè)同心圓所示。 然后，當P'和Q'彼此太近時，兩個點將重疊并且變得難以區(qū)分。 這就要求物體上的P和Q應(yīng)該相距一定的距離。
一般認為最小分辨距離=可見光波長/數(shù)值孔徑。 計算出的極限值就是阿貝極限
但決定本質(zhì)的是分辨率。 如果分辨率不夠高，圖像放大多少倍都是沒有用的。
1873年，卡爾蔡司的德國物理學家恩斯特·阿貝首次計算出衍射引起的分辨率極限。 根據(jù)瑞利準則——“當一個像點的中心落在另一個像點的邊緣時，即使兩幅圖像剛好能夠分辨”，顯微鏡觀察到的物體上兩點 P 和 Q 之間的最小距離 h可以解析為 h ：
這個公式就是光學顯微鏡的分辨率公式，或者稱為光學衍射極限。 （注意這里的分辨率與通常的顯示器分辨率不同）
其中，λ為光的波長，n為物體側(cè)的折射率，θ為物體與物鏡邊緣的連線與光軸的夾角。 如圖所示。 為了方便起見，通常將其中稱為數(shù)值孔徑，縮寫為NA。
在攝影領(lǐng)域，通常使用 f/# 或光圈值來描述鏡頭。 光圈值和數(shù)值孔徑可以相互轉(zhuǎn)換。 對于孔徑為2.0、數(shù)值孔徑為0.25的鏡頭，其分辨力約為1.2微米。
目前常用的高倍物鏡的最大NA為1.49。 可以計算出，對于可見光，例如波長為500納米的綠光，顯微鏡的分辨率約為200納米。 因此，即使提高物鏡的放大倍數(shù)，也無法提高顯微鏡的分辨率。
200納米的值通常被稱為衍射極限。
因此，如果低于200Nm，我們通常使用電子顯微鏡（無色）進行掃描。
光學顯微鏡的分辨率極限約為0.2微米，相當于放大倍數(shù)1,500至2,000倍； 為了獲得更大的放大倍數(shù)，必須使用電子顯微鏡或隧道掃描顯微鏡。
放大鏡可以重新聚焦光線以達到放大效果。 使用放大鏡組合可以制作光學顯微鏡； 光學顯微鏡的極限受到波長的限制，無限放大是不可能的。
一般來說，固定波長的光學顯微鏡的分辨率極限是光波長的一半。 可見光的波長在400至760nm之間，因此光學顯微鏡的分辨率極限為200nm（0.2微米）。 小于0.2微米的物體無法通過光學顯微鏡區(qū)分，就像人手的觸摸分辨率不能超過觸摸細胞之間的最小距離一樣。
放大倍數(shù)是一個主觀術(shù)語，定義為在明視距離為25cm時，人眼看到的物體尺寸與其實際尺寸的比率。 0.2微米的光學顯微鏡的分辨率相當于1500~2000倍的放大倍數(shù)，足以我們看到。 了解一般細胞的結(jié)構(gòu)。
如果我們使用波長較短的電磁波，我們可以實現(xiàn)更大的放大倍數(shù)，但這超出了可見光的波長范圍； 1931年，英國物理學家盧斯卡發(fā)明了電子顯微鏡偏光顯微鏡使用說明，基于波粒二象性原理，電子束具有較短的德布羅意波波長，因此可以達到較小的分辨率。
電子的加速電壓與其自身的波長相對應(yīng)。 當電壓為100伏時，電子束的波長約為0.004nm（實際分辨率只能達到0.2nm），遠小于可見光的波長，因此電子顯微鏡的分辨率極限很遠。 超光學顯微鏡最大放大倍數(shù)可達300萬倍，可以區(qū)分病毒、線粒體、DNA等微小物體。
光學顯微鏡由目鏡、物鏡、粗調(diào)焦螺絲、細調(diào)焦螺絲、壓夾、光闌、快門、轉(zhuǎn)換器、反射鏡、載物臺、鏡臂、鏡筒、鏡座和聚光鏡組成。 ，由孔徑組成
通常由光學部分、照明部分和機械部分組成。 毫無疑問，光學部分是最關(guān)鍵的，它由目鏡和物鏡組成。 早在1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造商就制造出了類似于顯微鏡的放大儀器。 光學顯微鏡的種類很多，包括明視野顯微鏡（普通光學顯微鏡）、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、激光掃描共焦顯微鏡、偏光顯微鏡、微分干涉顯微鏡、倒置顯微鏡等。
一個簡短的歷史
早在公元前一世紀，人們就發(fā)現(xiàn)，通過球形透明物體觀察微小物體時，可以將其放大成像。 后來我們逐漸明白了球面玻璃表面使物體放大成像的規(guī)律。
1590年，荷蘭人Z.（）和意大利眼鏡制造商制造出了類似于顯微鏡的放大儀器。
1611，（開普勒）：提出了一種制作復式顯微鏡的方法。
1665年，R.胡克（ Hooke）：“細胞”一詞來源于胡克用復式顯微鏡觀察軟木塞組織中的微小孔隙。
1674年，AV列文虎克：發(fā)現(xiàn)原生動物學的報告問世，九年后他成為第一個發(fā)現(xiàn)“細菌”存在的人。
1833年，布朗：在顯微鏡下觀察紫羅蘭，然后發(fā)表了他對細胞核的詳細討論。
1838年，施萊登和施旺：兩人都提倡細胞學原理，其主要目的是“有核細胞是一切動植物組織和功能的基本要素”。
1857 年，（）：在肌肉細胞中發(fā)現(xiàn)了線粒體。
1876年，阿貝（Abbey）：分析了在顯微鏡中形成圖像時產(chǎn)生的衍射效應(yīng)偏光顯微鏡使用說明，并試圖設(shè)計出最理想的顯微鏡。
1879，（弗萊明）：發(fā)現(xiàn)當動物細胞進行有絲分裂時，其染色體的活性清晰可見。
1881年，（祖睿）：動物組織報告出來了。 世界上沒有任何人能夠超越這一出版物。 然而20年后，以卡哈爾為首的一群組織學家開發(fā)了顯微鏡染色觀察方法，為以后的顯微解剖學奠定了基礎(chǔ)。
1882年，科赫用苯染料對微生物組織進行染色，發(fā)現(xiàn)了霍亂和結(jié)核桿菌。 在接下來的 20 年里，克萊布斯和帕斯特等其他細菌學家通過在顯微鏡下檢查染色化學物質(zhì)來確定許多疾病的原因。
1886年，蔡司：突破了一般可見光的理論極限，他的發(fā)明——艾比鏡頭和一系列其他鏡頭為顯微鏡學家開辟了解釋的新世界。
1898 年高爾基體：第一位在細菌中發(fā)現(xiàn)高爾基體的顯微鏡學家。 他用硝酸銀對細胞進行染色，使人類細胞的研究向前邁出了一大步。
1924 年，（蘭卡辛）：與他的實驗伙伴一起開發(fā)了放射線照相術(shù)，這是一項使用放射性釙來檢測生物樣本的發(fā)明。
1930 年，（Leby David）：設(shè)計并裝備了第一臺干涉顯微鏡。 此外，德羅尼科于1932年發(fā)明了相差顯微鏡，兩人擴展了傳統(tǒng)的光學顯微鏡，發(fā)展了相差觀察，使生物學家能夠觀察染色活細胞的各種細節(jié)。
1941年，Coons：在抗體中添加熒光染料來檢測細胞抗原。
1952年，諾馬斯基（）：發(fā)明干涉相位差光學系統(tǒng)。 該發(fā)明不僅享有專利權(quán)，而且以發(fā)明人的名字命名。
1981年，艾倫和井上（Allen and Inoue）：基于光學顯微鏡原理的圖像增強對比度已經(jīng)發(fā)展到完美。
1988 年，（共軛聚焦）掃描顯微鏡在市場上廣泛使用。
