Luftig skiva

Airy disk , eller Airy pattern , är en beteckning på en ljuspunkt som kan erhållas med den bästa fokuseringen av en idealisk optisk lins med cirkulär bländare. Den icke-punktiga naturen hos denna fläck är förknippad med fenomenet ljusdiffraktion [1] .

Diffraktionsmönstret som uppstår när ljus passerar genom ett likformigt upplyst cirkulärt hål har ett ljust område i mitten, känt som den luftiga skivan [2] . I allmänhet är ett diffraktionsmönster som involverar en fläck och koncentriska ljusa ringar runt det känt som ett luftigt mönster . Dessa fenomen är uppkallade efter George Biddel Airy . Detta optiska fenomen i sig var känt innan Airy. Till exempel beskrev John Herschel , i ett inlägg om ljus från 1828 i Encyclopedia Metropolitana , synen på en ljus stjärna genom ett teleskop med hög förstoring:

... under gynnsamma förhållanden, med en lugn atmosfär, jämn lufttemperatur etc., är stjärnan synlig som en perfekt rund, väldefinierad planetskiva, omgiven av två, tre eller flera omväxlande mörka och ljusa ringar, som, om du tittar noga, verkar också något färgad vid deras kanter. De följer varandra runt den centrala skivan med nästan lika intervall ...

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] ...stjärnan ses då (under gynnsamma omständigheter med lugn atmosfär, likformig temperatur etc.) som en perfekt rund, väldefinierad planetskiva, omgiven av två, tre eller flera omväxlande mörka och ljusa ringar, som, om granskas noggrant, ses vara något färgade vid sina kanter. De avlöser varandra nästan med lika mellanrum runt den centrala skivan... - [3]

Det var dock Airy som först gjorde en fullständig teoretisk analys av fenomenet och gav det en förklaring i sitt arbete från 1835 On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture [4 ] . 

Matematisk beskrivning

Matematiskt kännetecknas ett diffraktionsmönster av våglängden hos ljus som lyser upp ett cirkulärt hål och hålets diameter . Uppkomsten av ett diffraktionsmönster kännetecknas vidare av känsligheten hos ögat eller annan detektor som används för att observera det.

Fältstyrkan beskrivs av formeln _ _  _  _  _  _  _ _  _ _

För intensiteten är följande formel sann [5]

Effekt av sfärisk aberration på diffraktionsmönstret
Tvärsnittet av fokuseringsstrålen av strålar från linsen vid olika sfäriska aberrationer: överst - negativ, i mitten - frånvarande, längst ner - positiv. Objektivet är placerat till vänster om fokus.

Det viktigaste är tillämpningen av resultaten från studien av Airy-skivan på designen av kameror och teleskop. På grund av diffraktion kan linsen eller spegeln inte fokusera strålen till en punkt som är mindre än Airy-skivan. Även om det var möjligt att göra en perfekt lins eller lins, skulle upplösningen på bilden som skapas av detta objektiv fortfarande vara begränsad. Ett optiskt system där upplösningen endast begränsas av diffraktion, och inte av felaktigheter vid tillverkning av linser, sägs ha nått diffraktionsgränsen .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Theory of optical devices, 2001 , sid. 150.
  2. ↑ Suiter H. R. . Stjärna testar astronomiska teleskop. En handbok för optisk utvärdering och justering . - Richmond: Willmann-Bell, Inc., 2001. - xvi + 364 sid. — ISBN 943396-44-1.  (otillgänglig länk)  - S. 343.
  3. ↑ Herschel J. F. W.   Light // Transaktioner Avhandlingar om fysisk astronomi, ljus och ljud bidrog till Encyclopaedia Metropolitana  - Richard Griffin & Co., 1828. - S. 491.
  4. ↑ Airy G. B. On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture // Transactions of the Cambridge Philosophical Society , Vol. 5 , 1835. - s. 283-291.
  5. ↑ Sivukhin D.V. §45. Fraunhofer-diffraktion genom hål // Fysikens allmänna kurs. - M. , 2006. - T. IV. Optik.

Litteratur

Länkar