Ein optisches Mikroskop kann niemals Details auflösen, die kleiner als die Beugungsgrenze sind.

Auch eine perfekte optische Linse kann Licht nicht auf einen unendlich kleinen Punkt bündeln.

Weil Licht sich wie eine Welle verhält, erscheint ein winziges Objekt im Mikroskop als verschwommener Lichtfleck und nicht als perfekter Punkt. Liegen zwei Objekte so dicht beieinander, dass sich ihre Lichtflecken stark überlagern, kann ein gewöhnliches Mikroskop sie nicht mehr getrennt auflösen.

Ernst Abbe beschrieb diese Beugungsgrenze im 19. Jahrhundert. Für konventionelle Mikroskopie ist sie real und grundlegend.

Mit der Zeit wurde die Regel jedoch oft weiter gefasst: Kein optisches Mikroskop könne jemals Details unterhalb dieser Skala gewinnen.

Die Superauflösungsmikroskopie veränderte die Voraussetzungen.

Einige Verfahren trennen Fluoreszenzmoleküle zeitlich voneinander. Bei PALM und STORM leuchtet jeweils nur eine kleine Gruppe gleichzeitig, sodass einzelne Positionen präzise bestimmt und viele Messungen zu einem feineren Bild kombiniert werden können.

STED nutzt einen anderen Ansatz: Ein zusätzlicher Lichtstrahl unterdrückt die Fluoreszenz um einen kleinen zentralen Bereich und verkleinert so die Fläche, die leuchten kann.

Diese Methoden schaffen die Beugung nicht ab. Das Licht jedes leuchtenden Moleküls wird weiterhin gebeugt. Sie gewinnen zusätzliche räumliche Information, indem sie steuern, wann und wo Fluoreszenz auftritt und viele Messungen miteinander kombinieren.

Die erreichbare Auflösung hängt weiterhin von Markierung, Photonenzahl, Rauschen, Bewegung der Probe und dem jeweiligen Verfahren ab. Abbes Ergebnis bleibt für konventionelle Bildgebung korrekt; falsch war nur die Annahme, dass jedes optische Mikroskop unter genau diesen Bedingungen arbeiten müsse.