Numerische Apertur

Funktionen des Zoomobjektivs für Digitalmikroskope [2] Numerische Apertur (NA)

Die NA ist ein optischer Wert, der die Helligkeit oder das Auflösungsvermögen angibt. Im Folgenden ist eine Definition für den Fall angegeben, dass der Winkel zwischen der optischen Achse und dem Licht am äußersten Rand des effektiven Durchmessers gleich θ ist.
N: Brechungsfaktor des Mediums im Randbereich
Luft = 1
NA = Nsinθ
Das Phänomen, durch das sich Licht wellenförmig ausbreitet, wird als Beugung oder Diffraktion bezeichnet. Aufgrund der Diffraktion ist es selbst einem qualitativ hochwertigen Objektiv mit geringer Aberration nicht möglich, ein Bild an exakt einem Punkt zu sammeln, sondern das Bild verteilt sich scheibenförmig. Die numerische Apertur (NA) gibt die Grenze der Fokussierung an, wenn keine Aberration vorliegt. Die durch die Lichteigenschaft (= Diffraktion) verursachte Grenze wird als Beugungsgrenze bezeichnet. Die Lichtscheibe wird als Airysches Scheibchen oder Beugungsscheibchen bezeichnet.
Der Radius des Airyschen Scheibchens (r) wird durch die folgende Formel ausgedrückt.
λ: Wellenlänge des Lichts
NA: Numerische Apertur
0,61: Konstante

r = 0,61λ / NA

Das Ergebnis dieser Formel ist die Auflösung. Gemäß der Formel ist der Radius des Airyschen Scheibchens um so kleiner, je größer die numerische Apertur (NA) ist. Je größer daher die numerische Apertur (NA), um so schärfer das Bild. Diese Faktoren gelten als allgemeine Standards für die Beurteilung der Qualität eines Objektivs.