有關使用浸油技術目的之敘述，下列何者錯誤？

本題觀念：

本題考查顯微鏡光學原理，特別是油鏡（Oil Immersion Objective）的運作機制。核心觀念在於折射率（Refractive Index, $n$）、**數值孔徑（Numerical Aperture, $NA$）與解析度（Resolution）**之間的物理關係。

光學顯微鏡的解析度公式（Abbe公式）為： $d = \frac{0.61 \lambda}{NA}$ 其中：

• $d$ 為最小可分辨距離（數值越小，解析度越好）。
• $\lambda$ 為光源波長。
• $NA$ 為物鏡的數值孔徑，公式為 $NA = n \times \sin(\alpha)$。
  • $n$：物鏡與檢體間介質的折射率。
  • $\alpha$：光線進入物鏡的最大半孔徑角。

使用浸油技術的主要目的是透過改變介質的折射率 ($n$)，進而提升 $NA$ 值，最終達到改善解析度的效果。

選項分析

• A. 減少因高倍物鏡與玻片距離太近所造成的磨擦（錯誤選項，即本題答案）
  • 分析：雖然油具有潤滑性質，但使用浸油技術的科學目的並非為了減少磨擦。事實上，顯微鏡操作時應儘量避免物鏡直接接觸或磨擦玻片。雖然高倍油鏡（如100x）的工作距離（working distance）確實非常短，但防止鏡頭壓壞玻片的設計通常是依賴物鏡內部的彈簧伸縮裝置（spring-loaded），而非依賴浸油的潤滑作用。浸油的主要功能是光學上的「折射率匹配」，而非機械上的「潤滑」。
• B. 提高折射係數（正確敘述）
  • 分析：空氣的折射率約為 $1.0$，而光學玻璃的折射率約為 $1.5$。當光線從玻片（玻璃）進入空氣時，會因為折射率差異大而發生折射，導致部分光線無法進入物鏡。顯微鏡專用浸油（Immersion Oil）的折射率約為 $1.515$，與玻璃極為接近。使用浸油可以消除玻片與物鏡間的空氣層，形成「均質浸沒系統」（homogeneous immersion system），減少光的折射散失。
• C. 增加物鏡孔徑值（正確敘述）
  • 分析：根據數值孔徑公式 $NA = n \times \sin(\alpha)$，$NA$ 值與介質折射率 $n$ 成正比。將介質由空氣（$n \approx 1.0$）改為浸油（$n \approx 1.515$），能顯著提高 $NA$ 值（通常油鏡的 $NA$ 可達 $1.25$ ~ $1.40$，而乾式物鏡最高僅約 $0.95$）。
• D. 改善解析度（正確敘述）
  • 分析：根據解析度公式 $d = \frac{0.61 \lambda}{NA}$，$NA$ 值越大，最小可分辨距離 $d$ 就越小，代表解析度越好。因此，透過浸油提升 $NA$ 值，直接導致解析度的改善，使觀察者能看清更細微的結構（如細菌形態）。

答案解析

本題正確答案為 (A)。

使用浸油技術的核心目的在於光學性能的提升。具體路徑為：使用折射率較高的油取代空氣 ($n$ 上升) $\rightarrow$ 數值孔徑 ($NA$) 增加 $\rightarrow$ 解析度 ($d$) 數值變小（解析力提升）。

選項 (A) 提及的「減少磨擦」屬於錯誤的因果連結。儘管物理上油有潤滑性，且油鏡操作距離極近，但顯微鏡光學設計中使用油的理由完全是為了捕捉更多散射光線以提升影像清晰度，絕非為了讓物鏡可以在玻片上滑動或減少磨擦（操作規範上嚴禁物鏡「磨擦」玻片）。

核心知識點

1. 折射率匹配 (Refractive Index Matching)：浸油 ($n \approx 1.515$) 取代空氣 ($n \approx 1.0$)，使光線從玻片進入物鏡時不發生偏折，增加進光量。
2. 數值孔徑 (Numerical Aperture, NA)：$NA = n \cdot \sin(\alpha)$。介質折射率是限制 NA 值的關鍵因素；油鏡能突破空氣介質 NA < 1.0 的物理限制。
3. 解析度 (Resolution)：$d = \frac{0.61 \lambda}{NA}$。NA 越大，解析度越佳（$d$ 越小）。
4. 操作注意事項：油鏡使用完畢必須立即以拭鏡紙沾取專用清潔液（如 xylene 或替代溶劑）擦拭，避免油乾涸損壞鏡頭或滲入鏡筒。

參考資料

1. Nikon MicroscopyU: Immersion Oil and Refractive Index - 詳細解釋折射率與數值孔徑的關係。
2. Olympus Life Science: Numerical Aperture and Resolution - 解析度公式與物理定義。
3. Micro-point 顯微觀點: 油鏡、水鏡、矽油鏡物鏡好多怎麼選？ - 針對不同介質折射率對顯微鏡成像影響的中文解析。