显微镜的数值孔径，通常在物镜上以”NA”标识，并附有0.65、0.85、1.25等数值，其定义由以下公式给出：
NA=n×sinθ
n：样品与光学元件之间介质的折射率（空气n≈1，水n≈1.33，雪松油n≈1.515）
θ：半孔径角（孔径角的一半），指从光轴上物点发出的能进入光学系统的最边缘光线与光轴之间的夹角。
数值孔径（NA）越大，对光学系统整体性能带来的优势越显著。首先，它赋予了更强的集光能力，能捕捉更宽角度范围内的光线，使成像更明亮，有效提升图像的信噪比，即使在弱光条件下也能获得清晰图像。其次，NA直接决定了分辨率，数值越大，越能分辨更微小的精细结构，揭示样品的更多细节，避免无效放大。在显微镜及其他光学设备中，高NA可实现更高的有效放大倍数和更精确的对焦。对于光纤而言，大NA意味着更广的光接收范围和更高效的光信号耦合。然而，高NA伴随着浅景深。总体而言，NA是衡量光学系统分辨率和集光能力的核心指标。
然而，数值孔径并非越大越好。更高的NA带来更高的分辨率、更大的进光量和更锐利的成像，但会导致景深变浅——只有极薄的一层样品能清晰聚焦，稍有偏离焦平面就会产生模糊。同时，高NA对加工和装配精度要求更严苛，成本随之增加，像差控制也更具挑战。因此，最佳选择是满足分辨率和亮度需求的合适且足够的NA值。
