相機的CMOS感測器在高到一定像素以後是否可以用普通焦段鏡頭拍攝物體表面的細菌？能否從光學的角度解釋一下？

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比如我站在離物體十米的地方用相機拍下一個蘋果，放大照片後可以看清蘋果表面的細菌嗎？

來來來我們來分析一下鏡頭的光學極限

我們把鏡頭視為透鏡

則根據衍射理論中的瑞利判據

$heta =1.22frac{lambda }{D}$

我們可以計算出一隻鏡頭的最小分辨角。

由公式可以看出，波長越短，圓孔直徑越大則最小可分辨角越小。

於是我們取 $lambda$ 為可見光中最短的400nm。同時考慮一隻50mm f1.2的鏡頭，由f值的公式可以計算出這隻鏡頭最大的通光直徑為50mm/1.2=41.67mm

於是代入數據我們得到

$heta =1.22 imes frac{400 imes 10^{-9} }{41.67 imes 10^{-3} } =1.17 imes 10^{-5}$

取最近對焦距離為0.45m，則我們計算得到的最小分辨長度為 $5.26 imes 10^{-6}m$ ，而細菌的長度在 $10^{-6}m$ 數量級。

另外考慮到0.45m是物體距CMOS的距離而不是距孔徑光闌的距離，實際的最小分辨長度比這個值還要小一點。

也就是說某些細菌有可能被分辨出來

建模有點粗糙如果有大神路過求輕拍

感謝 @黃文（原諒我沒有在@里找到你……）的提醒，修改了代入的數據和最後的結論

@畢睿克@你的分析問題很大，請仔細審題。
首先我們要明確兩個關鍵詞「看到」和「看清」。
只是「看到」的話，只是判斷有無的問題；
而看清就不一樣了，不光要能看到，還要做定性和定量判斷。

我們先看看能不能做到『看到』。
假設，鏡頭焦距50mm，相機的CMOS感測器的pixel尺寸是1um，拍照距離是10米。
1、我們可以計算出，1um對應的分辨角是2e-5。
2、球菌大小以直徑表示，多為0.5-1.0微米，在10m外看細菌的分辨角是（5~10）e-7

從以上兩組數據對比可以看到，這麼遠的距離下，目前照相機的解析度是完全無法看到的，也就是說，10m之外，一個細菌都不能覆蓋CMOS上一個pixel。
都看不到，何談看清呢？

剛才是定量地分析這個問題，還可以定性地分析：
假設該細菌的直徑是1um，我們CMOS感測器的pixel的尺寸是1um。
站在10m外用鏡頭拍這個細菌，CMOS感測器上得到縮小的像，這個距離一般的放大率都不到0.01的，也就是說細菌的像要實際尺寸小兩個數量級，依然看不見，肯定看不清。

鏡頭也有是解析度的，自己去看單反鏡頭的技術說明書

細菌大小平均在1微米左右，1微米=0.001毫米，我們就說1:1放大率的微距鏡頭吧，理論上你要想看到一像素對應一個細菌大小，就需要(36000像素*24000像素)=86400萬也就是接近9億像素的CMOS。

但是問題是普通的鏡頭有光學極限，解析度達不到那麼高。

看到細菌是顯微攝影，要說顯微攝影，這個技術是早就有了，簡單的說是通過顯微鏡來拍攝。所以拍到細菌的關鍵是光學鏡頭有這個放大的倍率，而不在於感測器。感測器的解析度再高，也是記錄通過鏡頭的影像。鏡頭不行，感測器再好也沒用。

能看到多小的東西和能分辨多小的東西不是一個概念。如果你有足夠的放大倍數，你可以看到(準確說是detect到)一個東西的存在，但是這不代表你能分清它的結構。你要讓一個細胞看起來是一個細胞（有結構），就得有足夠的解析度，而解析度不取決於放大倍數也不取決感測器的像素尺寸，解析度取決于波長和數值孔徑(NA) 衡量，系統能分辨兩個理想的點物體的最小距離就是系統的解析度。你說的情況，物體離你L = 10m遠，你的相機的D = aperture size也就幾個cm，這種情況下NA非常非常小，即使你的像素點無窮小，要看清楚一個細胞也是不可能的，連看清一大坨細胞都是不可能的。

一張照片都幾百PB