Номер 4, страница 145 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

4. Какой цвет обеспечивает наилучшую разрешающую способность оптического микроскопа?

4.

Решение

Разрешающая способность оптического микроскопа — это его способность различать две близко расположенные точки объекта как отдельные. Предел разрешения, то есть минимальное расстояние между двумя точками, которые еще можно различить, определяется в основном явлением дифракции света.

Согласно критерию Рэлея (или более точно, для микроскопов, пределу разрешения Аббе), минимальное разрешимое расстояние ($d$) связано с длиной волны используемого света ($\lambda$) и числовой апертурой объектива ($NA$) следующим соотношением:

$d = \frac{0.61 \lambda}{NA}$ или, в упрощенной форме, $d \approx \frac{\lambda}{2 \cdot NA}$

где:

• $d$ — предел разрешения (чем меньше это значение, тем выше разрешающая способность).
• $\lambda$ — длина волны света, используемого для освещения образца.
• $NA$ — числовая апертура объектива, которая зависит от показателя преломления среды между объективом и образцом и угла, под которым объектив собирает свет.

Из формулы видно, что для получения наилучшей разрешающей способности (то есть для минимизации значения $d$) необходимо использовать свет с как можно меньшей длиной волны ($\lambda$).

Рассмотрим спектр видимого света. Он состоит из различных цветов, каждому из которых соответствует свой диапазон длин волн:

• Красный свет: ~620–750 нм (самая большая длина волны)
• Оранжевый свет: ~590–620 нм
• Желтый свет: ~570–590 нм
• Зеленый свет: ~495–570 нм
• Голубой свет: ~450–495 нм
• Фиолетовый свет: ~380–450 нм (самая короткая длина волны)

Таким образом, для достижения максимальной разрешающей способности оптического микроскопа следует использовать свет с наименьшей длиной волны из видимого диапазона, то есть фиолетовый или синий. На практике часто используют синие или зелёные светофильтры, так как человеческий глаз более чувствителен к зелёному свету, что обеспечивает комфортное наблюдение при всё ещё высокой разрешающей способности.

Ответ: Наилучшую разрешающую способность обеспечивает фиолетовый цвет, так как он имеет самую короткую длину волны в видимом спектре. Также высокую разрешающую способность даёт синий цвет.