光學(xué)顯微鏡是一種利用光學(xué)原理，將肉眼所不能分辨的微小物體放大成像以供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。而數(shù)值孔徑（Numerical Aperture，簡稱NA），是光學(xué)顯微鏡，尤其是其物鏡的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，以下是關(guān)于光學(xué)顯微鏡數(shù)值孔徑的詳細(xì)介紹：

一、定義與計(jì)算公式

數(shù)值孔徑描述了透鏡（或光學(xué)系統(tǒng)）收光錐角的大小，決定了透鏡的收光能力和空間分辨率。它是子午光線能進(jìn)入或離開纖芯（光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)器件）的大圓錐的半頂角之正弦，乘以圓錐頂所在介質(zhì)的折射率。計(jì)算公式為：NA=n×sin(θ/2)，其中n是物體與物鏡間媒質(zhì)的折射率，θ是孔徑角（又稱“鏡口角”），即物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度的兩倍。

二、性質(zhì)與特點(diǎn)

無量綱數(shù)：數(shù)值孔徑是一個(gè)沒有單位的量，用于衡量光學(xué)系統(tǒng)收集光的能力。

影響成像質(zhì)量：數(shù)值孔徑越大，成像質(zhì)量越好。因?yàn)楦蟮臄?shù)值孔徑意味著能夠收集到更多的光線，從而提高圖像的亮度和清晰度。

與物鏡性能密切相關(guān)：數(shù)值孔徑是判斷物鏡性能（如分辨率、焦深、亮度等）的重要指標(biāo)。一般來說，數(shù)值孔徑越大，物鏡的分辨率越高，但焦深會(huì)相應(yīng)減小。

三、影響因素與調(diào)節(jié)方法

介質(zhì)折射率：在孔徑角固定的情況下，增大介質(zhì)折射率n值可以增大數(shù)值孔徑。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過使用水浸物鏡、油浸物鏡等方法來提高數(shù)值孔徑。例如，水浸物鏡的介質(zhì)折射率為1.333，油浸物鏡的介質(zhì)折射率可達(dá)1.515或更高（如使用溴萘作為介質(zhì)，折射率為1.66）。

孔徑角：孔徑角越大，進(jìn)入物鏡的光通量就越大。然而，在顯微鏡系統(tǒng)中，對于給定的物鏡，孔徑角已經(jīng)固定，因此無法直接通過改變孔徑角來調(diào)節(jié)數(shù)值孔徑。

四、與其他技術(shù)參數(shù)的關(guān)系

分辨率：數(shù)值孔徑與分辨率成正比。分辨率指成像過程中光點(diǎn)呈現(xiàn)差異的Z小分辨距離，表示為d=λ/NA（其中d為Z小分辨距離，λ為光纖的波長）。因此，數(shù)值孔徑越大，分辨率越高。

放大率：數(shù)值孔徑與放大率也成正比。但需要注意的是，放大率不僅受數(shù)值孔徑的影響，還受其他因素（如物鏡的設(shè)計(jì)、制造精度等）的制約。

焦深：焦深與數(shù)值孔徑的平方成反比。因此，數(shù)值孔徑增大時(shí)，焦深會(huì)相應(yīng)減小。這意味著在觀察過程中需要更加精確地調(diào)節(jié)焦距以獲得清晰的圖像。

視場寬度與工作距離：數(shù)值孔徑增大時(shí)，視場寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。這限制了觀察范圍并增加了操作難度。

綜上所述，數(shù)值孔徑是光學(xué)顯微鏡物鏡的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，它直接影響了成像質(zhì)量、分辨率、放大率等多個(gè)方面。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇合適的物鏡和調(diào)節(jié)方法以獲得Z佳的觀察效果。