光学显微镜的数值孔径NA与两个因素有关，一个是介质的折射率，另一个是图中的锥角a（也称为孔径角），并且它们彼此成正比。

Na＝介质折射率XSiN1／2的开角

让我们先来谈谈光圈角度。

一般来说，数值孔径表示物体收集散射光的能力的大小。上图中的物体只能从锥角a收集光线。我们知道物体的细节越小（或它的空间频率越高），它散射的光的角范围就越大。理想的物镜应该能够从各个角度收集光，然后恢复物体在图像平面上的图像。但由于物理尺寸的限制，角度A总是有限的，小于90度。也就是说，在锥角a以上的散射光中散射的物体的高频细节已经丢失。那么我们能改进吗？

如果照明光不像第一图像中那样平行，而是由聚光器4产生的光锥，那么当同一物镜可以恢复物体的更多细节时，可以收集大于角度a的等效散射光。因此，物镜的分辨率应该是：

该分辨率受物镜和集中器的数值孔径的限制。目标的数值孔径越大，分辨率越高。那么集中器的数值孔径越大越好？此外，当聚光镜的NA与物镜的NA相同时，分辨率最高。为什么？因为当聚光器的NA大于物镜的NA时，物镜无法收集到过量大角度光对物镜的零级散射（即透射光），只能收集到大于零级的散射光，而这些ligHT不能有效成像（至少在野外）。因此，聚光器的NA在超过物镜时没有任何实际意义。从上面的图中我们还可以看到，最好在物体表面1上的每个点都照射这样的光锥，并且光锥的角度最好根据不同的物镜进行调整。这些是科勒照明所能满足的条件。

从以上讨论中可以看出，冷凝器也是微观成像系统中的限制因素。为了获得最佳的成像效果，发展高NA物镜的能力，在显微镜上最好有一个高质量的聚光器，并且调整光路以满足Kohler照明条件。

在介质折射率方面：

在显微镜系统中，孔径角对于给定的物镜是固定的，增加其NA值的唯一方法是增加折射率n。因为空气的折射率总是小于1，所以介质的折射率要大于1，所以需要引入如油和水等介质，NA值可能大于1。

数值孔径的最大值为1.4（油），理论上和技术上达到了极限。目前，以高折射率溴代萘为介质，溴化萘的折射率为1.66，NA值可大于1.4。但我没有见过和使用NA超过1.4。