En óptica , la apertura numérica ( NA ) de un sistema óptico es un número adimensional que caracteriza el rango de ángulos sobre los cuales el sistema puede aceptar o emitir luz. Al incorporar el índice de refracción en su definición, NA tiene la propiedad de que es constante para un haz cuando pasa de un material a otro, siempre que no haya poder refractivo en la interfaz. La definición exacta del término varía ligeramente entre las diferentes áreas de la óptica. La apertura numérica se usa comúnmente en microscopía para describir el cono de aceptación de un objetivo (y por lo tanto su capacidad y resolución de captación de luz ), y en fibra óptica , en la que describe el rango de ángulos dentro de los cuales la luz que incide sobre la fibra transmitirse a lo largo de él.
En la mayoría de las áreas de la óptica, y especialmente en la microscopía , la apertura numérica de un sistema óptico como una lente objetiva se define por
donde n es el índice de refracción del medio en el que trabaja la lente (1,00 para aire , 1,33 para agua pura y normalmente 1,52 para aceite de inmersión ; [1] consulte también la lista de índices de refracción ), y θ es la media Ángulo del cono máximo de luz que puede entrar o salir de la lente. En general, este es el ángulo del rayo marginal real en el sistema. Debido a que se incluye el índice de refracción, la NA de un lápiz de rayos es invariante cuando un lápiz de rayos pasa de un material a otro a través de una superficie plana. Esto se demuestra fácilmente reordenando la ley de Snell para encontrar que n sen θ es constante en una interfaz.
En el aire, la apertura angular de la lente es aproximadamente el doble de este valor (dentro de la aproximación paraxial ). La NA generalmente se mide con respecto a un objeto o punto de imagen en particular y variará a medida que se mueve ese punto. En microscopía, NA generalmente se refiere a la apertura numérica del espacio-objeto, a menos que se indique lo contrario.
En microscopía, NA es importante porque indica el poder de resolución de una lente. El tamaño del detalle más fino que se puede resolver (la resolución ) es proporcional a λ / 2NA , donde λ es la longitud de onda de la luz. Una lente con una apertura numérica mayor podrá visualizar detalles más finos que una lente con una apertura numérica más pequeña. Suponiendo una óptica de calidad ( limitada por la difracción ), las lentes con aperturas numéricas más grandes recogen más luz y generalmente proporcionarán una imagen más brillante, pero proporcionarán una profundidad de campo menor .
Aumentar el aumento y la apertura numérica del objetivo reduce la distancia de trabajo, es decir, la distancia entre la lente frontal y la muestra.