Числовая апертура микроскопа, обычно обозначаемая как «NA» на объективе с такими значениями, как 0,65, 0,85 и 1,25, определяется следующей формулой:
NA=n×sinθ
n：Показатель преломления среды между образцом и оптическим компонентом (n≈1 для воздуха, n≈1,33 для воды, n≈1,515 для кедрового масла)
θ：Половина апертурного угла (половина угла апертуры), обозначающая угол между крайним лучом, исходящим из точки объекта на оптической оси, который может войти в оптическую систему, и оптической осью.
Большая числовая апертура (NA) приносит более значительные преимущества для общей производительности оптической системы. Во-первых, она обеспечивает более сильную способность собирать свет, захватывая лучи в более широком угловом диапазоне, что делает изображение ярче и эффективно улучшает отношение сигнал/шум изображения. Таким образом, четкие изображения можно получить даже в условиях низкой освещенности. Во-вторых, NA напрямую определяет разрешение; большее значение позволяет различать более мелкие тонкие структуры, раскрывая более тонкие детали образца и избегая неэффективного увеличения. В микроскопах и других оптических устройствах высокая NA обеспечивает более высокое эффективное увеличение и более точную фокусировку. Для оптических волокон большая NA означает более широкий диапазон приема света и более эффективную связь оптических сигналов. Однако высокая NA сопровождается малой глубиной резкости. В целом, NA является ключевым показателем для измерения разрешения и способности собирать свет оптической системы.
Тем не менее, большая числовая апертура не всегда предпочтительна. Более высокая NA обеспечивает более высокое разрешение, больший световой поток и более резкое изображение, но приводит к малой глубине резкости — только очень тонкий слой образца будет в четком фокусе, а небольшие отклонения от фокальной плоскости вызовут размытие. В то же время, более высокая NA требует более строгой точности в обработке и сборке, что приводит к более высоким затратам, и контроль аберраций также становится более сложным. Поэтому оптимальным выбором является подходящее и достаточное значение NA, которое соответствует требованиям к разрешению и яркости.
