- Дифракционные ограничения определяют предел качества изображения объекта в любой оптической системе.
Дифракционное изображение точечного источника света, полученное линзой диаметра D и с фокусным расстоянием F, имеет вид центрального светлого пятна (диска Эйри) радиуса r и окружающих его колец (рис. а):
- Критерий Рэлея: Изображения двух точечных объектов будут восприниматься раздельно, когда центр дифракционного максимума одного из них совпадает с первым дифракционным минимумом другого (рис. б).
Угловое расстояние между такими объектами определяет разрешающую способность телескопов:
.
Разрешающая способность микроскопа – это минимальное расстояние между двумя точками, которые можно различить раздельно. Она составляет примерно половину длины волны света. Более точно этот предел описывается формулой Гельмгольца:
где n – показатель преломления иммерсионной жидкости (жидкости, заполняющей пространство между предметом и объективом), – апертурный угол (рис. в). Величина называется числовой апертурой.
Световой пучок диаметром D и длиной волны λ испытывает дифракционное уширение на расстоянии L от источника: