なぜ高倍率で暗くなる？

光学顕微鏡では、観察したいものからの光がレンズを通ってできる、拡大された像を見ます。倍率が高くなるほどより大きく拡大されますが、その分、暗くもなります。その理由を、「顕微鏡の視野全体の光の量」に注目して考えてみましょう。

ここで、

• 観察したいものからの単位面積あたりの光の量をL
• 低倍率での観察で拡大されて見られる領域の面積をS_1
• 高倍率での観察で拡大されて見られる領域の面積をS_2

とすると、「顕微鏡の視野全体の光の量」について、次の式が成り立ちます。

• (低倍率の視野全体の光の量)＝L \times S_1 ……①
• (高倍率の視野全体の光の量)＝L \times S_2 ……②

低倍率・高倍率にかかわりなく、Lの値は同じです。しかし、高倍率ではよりせまい範囲が拡大されたものを見るので、S_1＞S_2となります。よって、①、②から、次の結論が得られます。
　(低倍率の視野全体の光の量)＞(高倍率の視野全体の光の量)
したがって、高倍率にすると視野全体が暗くなるのです。