Точность оптических измерений и волновые свойства света
Несовершенство изображений, связанное с дифракцией
Как было показано выше (см. § 6.53), в идеальной оптической системе существует набор оптически равных путей от любой точки предмета до изображения этой точки. В соответствии с принципом Ферма любой набор равных оптических путей можно представить системой лучей, которые выходят из точки объекта, проходят через оптическую систему и снова собираются в точку изображения. В этом случае изображение совершенно с точки зрения геометрической оптики. Однако в действительности изображение не точно соответствует объекту. Изображение точки не является точкой, а представляет собой некоторую дифракционную картину. Идеальная оптическая система обладает тем свойством, что все отдельные элементы волны, проходящие через оптическую систему, приходят в точку изображения в фазе. Однако для получения совершенного изображения необходимо также, чтобы в любой другой точке плоскости изображений интерференция волн, пришедших от данной точки объекта, обеспечивала бы освещенность, равную нулю. Теория фраунгоферовой дифракции является выражением того факта, что это не может быть достигнуто ни в какой оптической системе, обладающей конечной апертурой. Ни одна оптическая система не пропускает полностью волны, излучаемые объектом, и поэтому всегда наблюдается дифракция. В случае круглой диафрагмы изображение точечного источника представляет собой диск Эйри, окруженный системой дифракционных колец (см. § 6.41). Если угловое расстояние между двумя точечными источниками (например, между двумя звездами, наблюдаемыми в телескоп) достаточно велико, то дифракционные картины, представляющие собой изображения источников, налагаются друг на друга лишь в небольшой степени. О таких изображениях говорят, что они разрешены. С другой стороны, если угловое расстояние между двумя объектами значительно меньше углового радиуса диска Эйри, два изображения налагаются друг на друга в такой степени, что становится невозможным отличить эту картину от изображения, соответствующего только одному из объектов. Такие изображения называют неразрешенными.