本文探讨了光学系统成像的物理极限及科技如何不断突破这些限制。我们从日常生活中的视觉现象出发，逐步深入到先进的显微技术，探讨了以下几个方面：
一、人眼视觉分辨率
您有没有在夜晚散步时注意到这样一个有趣现象？当你看近处的路灯时，能清楚地分辨出路灯杆两侧的灯。但是，随着你的目光投向远处，两侧的路灯似乎慢慢地靠拢了，最后甚至变成了一个模糊的光点。这个现象其实揭示了我们人眼视力的一个有趣限制。简单来说，就是当两个物体离得太近时，我们的眼睛就分不清它们了。实际上，我们眼睛能看清多少细节，主要取决于两个因素：一个是眼睛本身的构造，另一个是光的特性。
二、光的衍射与艾里斑当光线通过瞳孔这个小孔时，会发生衍射现象。衍射是光的波动性质的一种表现，当光通过微小的开口或遇到障碍物边缘时就会出现。为了更好地理解衍射，我们可以看看在实验室中如何观察这种现象。人眼的瞳孔就像一个小圆孔，光线通过时会产生类似图3d的衍射图样。这个衍射图样的中心亮斑大小，决定了我们能分辨的最小细节。艾里斑的存在意味着，即使是一个理想的点光源，它在视网膜上的像也有一定的大小。
这个有限大小的像限制了人眼的分辨率。
三、突破衍射极限的新技术人眼在正常视距能分辨的最小细节约为0.1毫米。然而，这远远不够观察微观世界。为此，科学家发明了显微镜。1873年，德国科学家Ernst Abbe提出了光学显微镜的分辨率极限理论：受光的衍射效应限制，普通光学显微镜最多只能观察到约0.2微米大小的物体。随着研究对象变得越来越小，传统光学显微镜的分辨率已不足以满足需求。
科学家们的目光转向了电子。电子不仅具有粒子性，还具有波动性，其“波长”可以远小于可见光。这一突破性想法催生了电子显微镜。电子显微镜虽然大幅提高了分辨率，但其特殊的工作条件限制了它在生物学研究中的应用。2014年诺贝尔化学奖授予Eric Betzig、Stefan W. Hell与William E. Moerner三位科学家，以表彰他们在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就。
其开创性的工作使光学显微镜由亚微米时代步入了纳米时代。通过超分辨率荧光显微技术，科学家可以观测到细胞内部单个分子的信息。