這個還真沒有什麼理論，牽扯的問題很多。

鏡片的厚度、大小、距離、光子跟觀察者的眼睛聚焦等等必要條件…其實放大鏡理論上是放大視角，鏡片再大成像視角是不變，若變換就看不清了。

比方說鏡片10釐米寬的凸鏡，你要離物體5釐米才可以看得清。若10米的凸鏡，你就要距離離物體5米，還沒算肉眼與鏡片的距離。

放大鏡單鏡片還沒有超過10倍的，雙鏡片沒有超過20倍。再高倍數就要用到顯微鏡了。

這個放大鏡指的是手持單片的放大鏡吧，就是一片凸透鏡，其原理就是讓物距小於鏡片焦距，就會得到一個放大的虛像，成像規律是：1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）。當然，根據物與與凸透鏡焦距的位置不同，也可以成放大，等大，縮小的實像或虛像，參考下面的圖，回憶一下中學物理課上的內容，看看還能想起多少：

我們平常使用放大鏡就是讓物體在其焦距以內改變距離，來實像不同的放大效果。放大後虛像的大小=物體的大小×焦距/物體離焦距的距離（物體離鏡的距離要小於焦距），但我們平常使用的放大鏡的放大倍率是有規定的：使成像在明視距離處（25釐米）時的放大率為放大鏡的放大倍數，按照這個規定，放大鏡的放大倍數=1+250/f（焦距mm）。我們套用這個公式看看，5倍的放大鏡，焦距f=62.5mm，10倍的放大鏡，焦距f=27.8mm，30倍的放大鏡，焦距f=8.6mm，可以看出，放大倍率越高，焦距越短，直觀上看就是放大鏡中心鏡片厚度越厚，但不止是這樣，雖然隨著焦距的減小，放大倍率會跟著不斷的提高，理論上看似可以無限放大，但是，凸透鏡的焦距與材料的折射率，製作工藝，以及鏡片的曲率半徑是有關的。關於曲率半徑可以自行百度，需要知道是，鏡片曲率半徑越小，對光線的彎曲程度大，焦距就可以越短，放大倍數越大，但是鏡片本身就會變得越小，10倍的放大鏡，其曲率半徑一般為25mm，這樣小的曲率半徑不僅給磨製製作工藝帶來困難，並且半徑越小，像差就越大，這樣就造成可以觀看的物體的有效範圍很小，放大的像失真的就非常歷害，倍數越大的放大鏡視野就越小，一個標準10倍的放大鏡，其標準焦距為25mm，可以達到最大的視野約23mm，而一個標準30倍的放大鏡，它的標準焦距為8mm，達到最大的視野只有6mm左右，這樣的放大鏡是很不實用的。所以由單個凸透鏡做成的放大鏡片放大率不會超過倍。就算是雙鏡片的放大鏡的倍率也在20倍以下，如果要繼續提高放大倍數就得采用複合透鏡，這樣的話，就成了我們在實驗室裡看到的那些光學顯微鏡了。

所以從理論上講，放大鏡的放大倍率可以接近無限大，只要焦距和曲率半徑大於可見光的波長（400～760nm）。

最後提一下顯微鏡和望遠鏡，這兩種儀器也可以算上是光學放大鏡。

目前光學顯微鏡的分辨極限是0.2微米,正在向0.02微米努力（也受波長的限制），顯微鏡的放大倍數是物鏡放大倍數與目鏡放大倍數的乘積，目前目鏡放大倍數一般為10X，透過提高和改善透鏡的效能可以達到20X，物鏡放大倍數一般為40X，油鏡可以達到100X，所以光學顯微鏡的最大放大倍數為1000－2000倍。

而天文望遠鏡有點特別，是把遠處的物理“拉近”形成放大的效果，其倍率是物鏡的焦距與目鏡的焦距的比值，光學透鏡式的天文望遠鏡，也受限於材料與加工精度，所以其放大倍率也是有限的，並且，為了提高解析度就必須收集和聚集更多的光線，就需要把望遠鏡的口徑做的越大，而增加的口徑就會帶來更大的體積與更高的重量，過大的鏡片（幾十噸）在地面上就會因為重力的影響而產生輕微的變形，這種輕微的變形對於像大型天文望遠鏡來說是很致命的，所以現在在地面上的大型光學望遠鏡一般是多鏡片組合或者就把望遠鏡放到太空中。目前看來，大型的天文望遠鏡的放大極限可能在10^5-10^6這個量級？

如果不考慮變形，扭曲，亮度下降，觀測困難等因素，一顆非常小的玻璃球就能為你帶來極高的放大倍率。

答：光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米，相當於放大倍數1500~2000倍；要想實現更大的放大倍數，就得使用電子顯微鏡或者隧道掃描顯微鏡。

放大鏡可以使光線重新聚焦，從而實現放大效果，使用放大鏡的組合可以得到光學顯微鏡；光學顯微鏡的極限受波長限制，不可能無限放大。

一般地，固定波長的光學顯微鏡分辨極限，是光線波長的一半，可見光波長400~760nm之間，所以光學顯微鏡的分辨極限就是200nm（0.2微米）。小於0.2微米的物體，光學顯微鏡將無法分辨，就好比人手的觸感解析度，不能超過觸感細胞之間的最小距離一樣。

而放大倍數是主觀的說法，定義為明視距離25cm時，人眼看到的物體大小和實際大小的比值，光學顯微鏡0.2微米的解析度，相當於放大倍數1500~2000倍，這足夠讓我們看清楚一般細胞的結構。

如果我們使用波長更短的電磁波，可以實現更大的放大倍數，但是這已經超出了可見光的波長範圍；在1931年，英國物理學家盧斯卡發明了電子顯微鏡，根據波粒二象性原理，電子束具有更短的德布羅意波波長，所以能實現更小的解析度。

電子的加速電壓和自身波長對應，當電壓在100千伏時，電子束波長大約是0.004nm（實際解析度只能達到0.2nm），也遠遠小於可見光的波長，所以電子顯微鏡的分辨極限遠超光學顯微鏡，最大可以實現300萬倍的放大倍率，可以分辨病毒、線粒體、DNA等微小物體。

光學放大鏡最大放大倍數可以達到很大，但是對光學顯微鏡來說解析度是有極限的，顯微鏡解析度為兩個點可被識別為單獨點的最小距離。光學顯微鏡從17世紀發明到幾十年前，其解析度一直受到一個似乎不可逾越的障礙的限制——衍射極限。就是說如果你用200x的物鏡和20x的目鏡組合，理論上你可以將物體放大4000倍，但是與100x的物鏡和20x的目鏡相比，你不能看到更多的細節，因為最小可見細節的解析度僅限於瑞利判據。

顯微鏡有一個公式來定義解析度，叫做瑞利判據。當透射光光學顯微鏡在非常高的放大倍數下使用時，點目標的影象可能會失真，可以看到被衍射環包圍的模糊圓盤，被稱為艾裡斑（如下圖）。這些衍射環限制了光學顯微鏡分辨樣品的精細細節的能力，光學顯微鏡的分辨能力是指顯微鏡在不受艾裡斑干涉的情況下分辨兩個相鄰結構細節的能力。因此，光學顯微鏡對相鄰結構細節的清晰觀察存在一個明顯的極限，即顯微鏡的衍射極限，當愛裡斑的中心與另一個愛裡斑的第一級暗環重合時，剛好能分辨出是兩個點是分開的。解析度這取決於兩個因素——光波長（λ）和物鏡的數值孔徑（NA）。光波長為照亮樣品而發出的光的波長；數值孔徑是物鏡在一定角度內捕捉光線的能力，高解析度取決於大的NA和短的波長。

綜上所述，紫光的波長為405nm，加上良好的鏡頭與油浸（NA = 1.25），可以達到197nm解析度。因此光學顯微鏡被限制在1500倍左右，因為放大倍數進一步增大並不能讓你看到更小的細節。

亞衍射極限技術是在20世紀初提出的，但理論上的重大進展始於70年代末，但直到最近十年，這些技術才被普通研究人員所採用。一些提高光學顯微鏡解析度的方法包括結構化照明超高分辨顯微鏡（SIM，如下圖）和受激發損耗（STED）顯微成像技術等。

光學顯微鏡理論上最大放大倍數是多少？

光學顯微鏡並沒有什麼理論最大倍率，但有一個理論極限解析度，到了這個放大倍數時，再增加放大倍數或者再增加亮度，都看不清細節了！這個極限解析度就是可見光波長的一半！

可見光波長範圍：400-760nm

顯微鏡極限分辨：200-360nm

1000奈米(nm)=1微米(um)

因此理論極限解析度為0.2um-0.36um

對應的放大倍率是多少呢，大約為1000-1500倍！

但以上只是理論值，忽略了器材的不同光學效能下的理論計算值，而實際上會受到很多因素影響！

極限解析度計算公式：σ=λ/NA

σ為最小分辨距離；

λ為光線的波長

NA為物鏡的數值孔徑

那麼其中有關的為觀測光源的波長，以及物鏡的物鏡孔徑，物鏡越大則相對解析度越高，但並不能無限提高，還會受如下因素影響！

1、使用環境的光線，比如簡易顯微鏡使用自然光反射凹面鏡

2、光學顯微鏡的物鏡口徑

3、光學顯微鏡的物鏡材質

4、光學顯微鏡內部消光處理

5、光學顯微鏡物鏡材質

6、體視顯微鏡的稜鏡材質

以上每一個因素都會影響到顯微鏡的解析度，一臺上等顯微鏡是綜合了多方因素後的一個結果！

當然決定顯微鏡解析度的最大影響的因素是光源的波長！

而電磁波段從低頻到伽瑪射線，可見光只是中間那一小截，我們要增加解析度，必須要提高光源的頻率，但很可惜肉眼對於紫色光波段以上就無法感知了，但這完全沒有問題，比如CCD的感知範圍就比肉眼廣多了！

1、X射線顯微鏡，使用的是比可見光波長更短的X射線，波長在在0.001～10奈米，這比可見光的550nm參考值增加了不少吧

當然X射線在光學玻璃上和一般物質的折射率均接近1，因此這種就不屬於光學制品範圍啦，必須要使用波帶片來對X光進行折射！

2、電子顯微鏡，在1931年，英國物理學家盧斯卡發明了電子顯微鏡！電子的加速電壓與波長對應，當然加速電壓為100千伏時，對應的波長為0.004nm，似乎可以這樣簡單的認為，在一定範圍內，電子束的波長可以由加速電壓來決定，電子顯微鏡也達到了光學顯微鏡無法企及的300萬倍

電子顯微鏡結構

掃描電子顯微鏡下的劃分顆粒

掃描電子顯微鏡下放大9000倍的空氣照片

光學放大這件事受幾個限制，

一是放大，一是照明，

這是一對矛盾，

放大越大視場照明亮度越暗，（光散的越開）而放大到一定程度照明就燒了，

另外光波本身也有干涉衍射，到了一定程度就會發生強烈的干涉衍射，就不是直接呈像了，

電子顯微鏡就是利用干涉衍射，但那不是“原樣"。

所謂放大其本質是呈像錐角的放大

半電子鏡，是在焦平面上動腦筋，利用電子電路晶片，在焦平面增加亮度。讓光訊號倍增，解決照明燒燬原物的問題。

波長最短的可見光是紫光，其最短波長為400nm，人眼的解析度是0.1mm，所以光學放大鏡最大放大倍數是0.1mm/400nm=250倍，這要用紫色鐳射才行。平時用的顯微鏡有10倍的目鏡，只是虛放大，對影象質量沒有幫助。我這樣理解，不知道對不對，請大神評論。