数值孔径(N.A.)

数值孔径或N.A.是一个表示镜头分辨能力的数值,由以下等式定义。

n:观察介质的折射系数 [如n(空气)= 1]
θ:光轴和镜头有效直径内最外部的光形成的角度

N.A. = n * sin θ

镜头的分辨率是由N.A.决定的,但是衍射的作用不可忽视。使光像波浪般分散的现象称为“衍射”。由于衍射的原因,即使分辨率最高的镜头也不能把焦点集中在一点上,导致焦点呈圆盘形状。尺寸最小的可分辨的光斑被称为“艾里斑”。艾里斑的半径用以下公式表示。

λ:光的波长
N.A:数值孔径
0.61:固定数值

r = 0.61 * λ/N.A.

这个公式得出的数值就是“分辨率”。根据这个公式,数值孔径(N.A.)越大,艾里斑的半径越小。因此,镜头的数值孔径(N.A.)越大,可分辨的特征越小,图像就越清晰。

数值孔径的定义
A
图像一方 N.A. = N * sin θ´
B
物体一方 N.A. = N * sin θ
C
有效直径

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