Разрешающая способность оптических приборов

Мы уже указывали, что волновые свойства света ограничивают возможности оптических систем, рассчитанных методами лучевой оптики; основную роль при этом играет дифракция.

Так, при наблюдении звезд в телескоп изображение создается участком волнового фронта, опирающимся на входное отверстие телескопа. Пусть его диаметр равен D. Тогда первый минимум света получится под углом ф к направлению распространения света (направлению на звезду), причем sinϕ ≈ ϕ= 1,22 λ/D.

Если направления на две звезды образуют угол т|э, то для их раздельного восприятия, очевидно, нужно, чтобы центральная часть изображения второй звезды лежала не ближе первого минимума в изображении первой звезды, т. е. звезды будут восприняты отдельно, если

Следовательно, для увеличения разрешающей способности телескопа следует увеличивать диаметр входного отверстия. Увеличение диаметра объектива выгодно и в том отношении, что в создании изображения участвует большой световой поток — здесь требования лучевой и волновой оптики совпадают.

При рассматривании малых предметов в микроскоп следует иметь в виду дифракционные пучки, идущие от этих предметов. Для получения изображения необходимо, чтобы в объектив микроскопа попали лучи, образующие по меньшей мере первый минимум дифракционного изображения, в противном случае вс^ поле зрения будет засвечено более или менее равномерно (см. § 4.6). Если считать объект щелью шириной h, то для направления на первый минимум имеем sin α = λ/h. Поэтому наименьший размер доступного наблюдению объекта есть

Здесь единственным способом увеличить разрешающую способность микроскопа является уменьшение длины волны, чем и объясняется развитие ультрафиолетовой микроскопии, требующей, правда, специальных сортов стекла, прозрачных для ультрафиолетового излучения, и специальных приемников света.

Эта же идея (уменьшение длины волны) использована и в электронных микроскопах (см, § 12.3).