Unidad óptica

Las unidades ópticas son unidades de longitud adimensionales utilizadas en microscopía óptica . Se emplean para expresar distancias en función de la apertura numérica del sistema y la longitud de onda de la luz utilizada para la observación. El uso de estas unidades permite comparar las propiedades de diferentes microscopios. ^{[ 1 ]} Por ejemplo, el diámetro del primer mínimo del disco de Airy es siempre de 7,6 unidades ópticas en el plano de imagen de un microscopio limitado por difracción .

Existen dos tipos de unidades ópticas. Las unidades ópticas radiales se miden en el plano de la imagen, y las unidades ópticas axiales se utilizan para medir distancias entre el plano de la imagen y el observador.

El número de unidades ópticas${\displaystyle v}$en una longitud radial determinada${\displaystyle r}$está dado por:

${\displaystyle v_{\mathrm {radial} }={\frac {2\pi }{\lambda }}{\frac {n\sin \alpha }{M_{\mathrm {tot} }}}r}$

dónde:

• ${\displaystyle \lambda }$es la longitud de onda
• ${\displaystyle n\sin \alpha }$es la apertura numérica
• ${\displaystyle M_{\mathrm {tot} }}$es el aumento total

Las unidades ópticas axiales son más complejas, ya que no existe una definición simple de resolución en la dirección axial. Existen dos formas de unidad óptica para la dirección axial.

En el caso de un sistema con alta apertura numérica, las unidades ópticas axiales a una distancia z vienen dadas por:

${\displaystyle u_{z}={\frac {2\pi }{\lambda }}{\frac {(n\sin \alpha )^{2}}{\eta }}z}$

dónde:

• ${\displaystyle \eta }$es el índice de refracción del medio por encima del plano óptico. ^{[ 2 ]}

Para sistemas con baja apertura numérica, la unidad óptica axial es:

${\displaystyle u_{z}={\frac {8\pi \eta }{\lambda }}\sin ^{2}({\frac {\alpha }{2}})z}$