物镜的数值孔径表征物镜的聚光能力，是物镜的重要性质之一，增强物镜的聚光能力可提高物镜的鉴别率。

数值孔径通常以符号“N.A.”表示(即Numerical Aperture)。根据理论的推导的出：

N.A.=n·sinu

式中n：物镜与观察物之间介质的折射率；u：物镜的孔径半角。详细见下图：

图1 物镜的聚光

因此，有两个提高数值孔径的途径：

(1)增大透镜的直径或减小物镜的焦距，以增大孔径半角u。此方法因导致象差增加及制造困难，实际上sinu的最大值智能达到0.95。

(2)增加物镜与观察物之间的额折射率n。下图是介质对物镜素质孔径的影响示意图。当光线沿光轴方向射向观察物时，自物体S处发出的反射光除沿SO方向反射外，尚有(S1，S1’)(S2，S2’)等衍射光。图(a)是以空气为介质(又称干系物镜)的情况，只有(S1，S1’)内的衍射光可以通过物镜，(S1，S1’)意外的衍射光，如(S2，S2’)均不能通过物镜。图(b)是物镜与观察物之间以油为介质(又称油浸物镜)时，由于折射率n增加，使衍射光的角度变狭，致使(S2，S2’)甚至(S3，S3’)内的衍射光均可通过物镜。以内是物镜通过尽可能多的衍射光束，利于鉴别组织细节。

图(a) 干系物镜

图(b) 油浸物镜

在相同介质中，波长短的光源将由较大的折射率，同理，也将由较多的衍射光束进入物镜。一般高倍物镜常设计为油镜。油镜是按某一介质特别设计的，因此应按指定介质使用。最常用的介质是松柏油(n=1.515)，其最大数值孔径N.A.=1.40。