La lente no es el factor limitante. El trabajo de la lente es captar la mayor cantidad posible de luz que sale en diferentes ángulos desde un punto particular del objeto y enfocarla a un punto particular de la imagen, y luego hacer lo mismo nuevamente para otros puntos del objeto, enfocándolos a diferentes puntos de la imagen.
Si solo tiene un objeto pequeño, es algo útil hacer que la lente primaria sea pequeña, porque luego puede hacerla más pequeña y acercarla y aún así recolectar luz desde una amplia gama de ángulos dejando un área (relativamente) amplia del objeto.
Sin embargo, un microscopio de laboratorio de buena calidad ya ha ido tan lejos en esta dirección como es rentable y, en cambio, está limitado por un fenómeno llamado Difracción. La difracción es básicamente la naturaleza ondulatoria de la luz que se afirma a sí misma. El problema que crea relevante para el diseño del microscopio es que la luz solo viajará en un haz bien definido con una dirección bien definida si el haz es muy ancho, muchas longitudes de onda de ancho. Por lo tanto, la luz de un parche en el objeto tan pequeño como unas pocas longitudes de onda se combina con la de parches vecinos de una manera que la lente no puede descifrar.
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Eso significa que una vez que haya construido un sistema limitado por difracción, estará muy cerca de golpear una pared. Para luz verde a una longitud de onda de 0.5 µm y una lente f / 8, el límite práctico es de aproximadamente 10 µm. Eso está muy por encima del tamaño de los átomos típicos. Puede ir un poco más lejos con la óptica de campo cercano, pero en ese momento no tiene tanto un microscopio como un cabezal de escáner que tiene que moverse a cada punto separado que le interese.
Para obtener imágenes sustancialmente mejores, debe usar ondas con una longitud de onda sustancialmente más corta. Puede pasar al ultravioleta, pero (i) el UV daña las muestras y (ii) ya en una longitud de onda de alrededor de 200 µm, casi todo (incluidos los materiales potenciales de la lente y el aire mismo) se vuelve opaco.
Puede explotar el hecho de que los electrones tienen propiedades de onda para construir un microscopio electrónico, pero debe usarse en el vacío, lo cual es un problema para algunas muestras.
Y al final, ambas ideas aparecen en el microscopio de túnel de escaneo, que descaradamente es un escáner pero puede resolver átomos individuales (tamaño típico de 0.2 nm) como puntos Braille.
