光學顯微鏡的數值孔徑NA與兩個因素有關，一個是介質的折射率，另一個是圖中的錐角a（也稱為孔徑角），并且它們彼此成正比。

Na＝介質折射率XSiN1／2的開角

讓我們先來談談光圈角度。

一般來說，數值孔徑表示物體收集散射光的能力的大小。上圖中的物體只能從錐角a收集光線。我們知道物體的細節越小（或它的空間頻率越高），它散射的光的角范圍就越大。理想的物鏡應該能夠從各個角度收集光，然后恢復物體在圖像平面上的圖像。但由于物理尺寸的限制，角度A總是有限的，小于90度。也就是說，在錐角a以上的散射光中散射的物體的高頻細節已經丟失。那么我們能改進嗎？

如果照明光不像第一圖像中那樣平行，而是由聚光器4產生的光錐，那么當同一物鏡可以恢復物體的更多細節時，可以收集大于角度a的等效散射光。因此，物鏡的分辨率應該是：

該分辨率受物鏡和集中器的數值孔徑的限制。目標的數值孔徑越大，分辨率越高。那么集中器的數值孔徑越大越好？此外，當聚光鏡的NA與物鏡的NA相同時，分辨率最高。為什么？因為當聚光器的NA大于物鏡的NA時，物鏡無法收集到過量大角度光對物鏡的零級散射（即透射光），只能收集到大于零級的散射光，而這些ligHT不能有效成像（至少在野外）。因此，聚光器的NA在超過物鏡時沒有任何實際意義。從上面的圖中我們還可以看到，最好在物體表面1上的每個點都照射這樣的光錐，并且光錐的角度最好根據不同的物鏡進行調整。這些是科勒照明所能滿足的條件。

從以上討論中可以看出，冷凝器也是微觀成像系統中的限制因素。為了獲得最佳的成像效果，發展高NA物鏡的能力，在顯微鏡上最好有一個高質量的聚光器，并且調整光路以滿足Kohler照明條件。

在介質折射率方面：

在顯微鏡系統中，孔徑角對于給定的物鏡是固定的，增加其NA值的唯一方法是增加折射率n。因為空氣的折射率總是小于1，所以介質的折射率要大于1，所以需要引入如油和水等介質，NA值可能大于1。

數值孔徑的最大值為1.4（油），理論上和技術上達到了極限。目前，以高折射率溴代萘為介質，溴化萘的折射率為1.66，NA值可大于1.4。但我沒有見過和使用NA超過1.4。