criteriul Rayleigh

Evaluare: 5/5

Două surse de lumină sunt distinse în ocularul, în cazul în care vârful de difracție a unuia dintre ele se suprapune peste celălalt minim de difracție.

Lord Rayleigh - unul dintre cele mai strălucitoare reprezentanți ai generației de britanici „oameni de știință“ domnilor din epoca victoriană. Fiind naturalist bine erudit, el a remarcat, în multe ramuri ale științei, celebru, în primul rând, descoperirea de argon. În același timp, trebuie remarcat și contribuția sa la dezvoltarea diferitelor ramuri ale fizicii, în special optica. Studiind fenomenul de dispersie a luminii, Rayleigh a formulat un criteriu foarte important pentru caracterul distinctiv al surselor de lumină în instrumente optice, care acum îi poartă numele.

Să presupunem că sunteți de conducere pe timp de noapte pe o linie dreaptă autostrada neluminat. Întâlnești o alta masina plimbari cu farurile incluse faza lungă. Mai întâi, vezi o pată neclară de lumină în depărtare. Cu toate acestea, așa cum se apropie, începe să se facă distincția între două surse de lumină separate. Este timpul să ne amintim că farurile auto din sens opus de lumină vedeți printr-un dispozitiv optic subțire, care este ochiul uman: farurile percepi prin fascicule optice care intră prin lentila cristalinului pe retină a fundului de ochi pentru ochi. Întrebare: Cât de aproape ar trebui să fie într-o mașină în mișcare, așa că am început să vedem două lumini separat?

Conform teoriei clasice de difracție. o rază de lumină de la o sursă îndepărtată, care se încadrează în ocular circular formează o imagine constând dintr-o serie de lumină și benzi concentrice întunecate în jurul unui punct central luminos - așa-numitul model de difracție. Legile opticii ne spune că sursa de lumină reală în percepția noastră este neclară, iar o astfel de neclaritate apare în orice instrument optic. Dacă vom vedea două surse de lumină similară, imaginile lor neclare sunt suprapuse una peste alta. Rayleigh tocmai a arătat că, dacă la fața locului lumina centrală a modelului de difracție a unei surse de lumină este îndepărtată din principalul spot luminos altă sursă de lumină cu o distanță nu mai mică decât raza de prima bandă de difracție întunecată, începem să percepem cele două surse de lumină separat: această distanță este numită rezoluția liniară a dispozitivului optic . Dacă două surse de lumină distanțate cu o distanță d. distanța lor față de noi este egal cu D. lungime de undă a luminii este λ. iar diametrul ocularului este A., conform criteriului lui Rayleigh, condiția pentru rezoluția optică a celor două surse din ocular este:

Cu alte cuvinte, în cazul în care sursele de lumină sunt distanțate cel puțin d. observator, aflându-se la o distanță D. să fie în măsură să le distingă în ocular cu diametru A separat, în caz contrar ele vor fuziona. Raportul d / D este măsura unghiulară în radiani (pentru a converti în grade necesare pentru a se multiplica cu 57,3) între direcțiile de două surse de lumină. Criteriul Rayleigh, prin urmare, stabilește limitele de rezoluție unghiulară pentru orice instrument optic, fie că este vorba de un telescop, un aparat de fotografiat sau de ochiul uman. (Coeficientul 1.22 determinat matematic și impune ca dimensiunea ocularului și lungimea de undă a luminii a fost măsurată în aceleași unități.)

Conform criteriului Rayleigh, rezoluția optică a ochiului uman este de 25 de secunde de arc, care este mai puțin de o sutime de grad! Dar acest lucru este ideal. În practică, chiar și cei mai ascuțite cu deficiențe de vedere sunt capabile să distingă între sursele de lumină cu o rezoluție cuprinsă între 3 și 5 minute de unghi - adică, un ordin de mărime mai rău. Defectul în retină - structura sa nu asigură utilizarea integrală a capacităților de lentile. Astfel, revenind la exemplul inițial, în mod ideal două lumini pe drum drept poate fi distins ca două surse de lumină separate de o distanță de aproximativ 10 km. În practică, ochiul uman începe să le distinge numai de la o distanță de aproximativ 1 km. Driverul real este probabil să fie orbit și încearcă doar să se concentreze pe drum, rezultând într-un contor de două lumini de lumină percep separat, cu distanțe mai mici.