회절한계 (Diffraction Limit)
정의: 회절 현상 때문에 생기는 이론적, 물리적 분해능의 한계
회절한계 = 0.61 × λ / NA ≈ 200-250nm
특징:
- 물리 법칙에 의한 한계
- 완벽한 렌즈를 써도 극복 불가능1
- 파장과 개구수에만 의존 — 빛의 세기나 시료의 두께는 diffraction limit 자체를 바꾸지 않는다.1
- “할 수 있는 최선”
분해능과 관계 정리
분해능
┌────────────┴────────────┐
│ │
이론적 분해능 실제 분해능
(회절한계) (더 나쁠 수 있음)
200nm 200nm 이상
↑ ↑
물리적 한계 렌즈 품질, 노이즈 등
(극복 불가) (개선 가능)
식으로 표현:
실제 분해능 ≥ 회절한계
회절한계 = 달성 가능한 최고 분해능
구체적 예시
예시 1: 완벽한 현미경
이론적 분해능(회절한계): 200nm
실제 분해능: 200nm
→ "회절한계에 도달했다"
→ "분해능이 200nm이다"
→ 거의 같은 의미로 사용됨
예시 2: 저품질 현미경
이론적 분해능(회절한계): 200nm
실제 분해능: 500nm (수차, 진동 등으로 인해)
→ "회절한계에 도달하지 못했다"
→ "분해능이 나쁘다"
예시 3: 초고해상도 현미경 (STED, PALM)
회절한계: 200nm (여전히 존재)
실제 분해능: 20nm (회절한계 극복!)
→ "회절한계를 극복했다"
→ "초고해상도(super-resolution)"
Footnotes
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2025 중간 35번 — ②번 오답: 시료를 얇게 제작해도 diffraction limit 자체는 극복 불가. ④번 오답: 빛의 세기는 분해능 한계(파장·개구수에만 의존)를 바꾸지 않음. ⑤번 오답: 렌즈 효율 최대화로도 diffraction limit 극복 불가(초고해상도 현미경은 다른 물리적 원리 사용). ③번 오답: 파장이 짧아질수록 분해능 향상(d = 0.61λ/NA). ↩ ↩2