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 불가능
  • 파장과 개구수에만 의존
  • “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)"