Vzdušný disk

Airy disk , neboli Airy pattern , je označení světelného bodu, který lze získat nejlepším zaostřením ideální optické čočky s kruhovou clonou. Nebodový charakter této skvrny je spojen s fenoménem difrakce světla [1] .

Difrakční obrazec, ke kterému dochází, když světlo prochází rovnoměrně osvětleným kruhovým otvorem, má ve středu jasnou oblast, známou jako Airyho disk [2] . Obecně je difrakční obrazec zahrnující bod a soustředné jasné prstence kolem něj známý jako vzdušný obrazec . Tyto jevy jsou pojmenovány po George Biddel Airy . Tento optický jev sám o sobě byl znám již před Airym. Například John Herschel ve svém příspěvku o světle v Encyclopedia Metropolitana z roku 1828 popsal pohled na jasnou hvězdu dalekohledem při velkém zvětšení:

... za příznivých podmínek, s klidnou atmosférou, rovnoměrnou teplotou vzduchu atd. je hvězda viditelná jako dokonale kulatý, dobře ohraničený planetární disk, obklopený dvěma, třemi nebo více střídajícími se tmavými a světlými prstenci, které, pokud Když se podíváte pozorně, objeví se také lehce zbarvené okraje. Následují za sebou kolem centrálního disku s téměř stejnými intervaly ...

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] ...hvězda je pak viděna (za příznivých podmínek klidné atmosféry, jednotné teploty atd.) jako dokonale kulatý, dobře definovaný planetární disk, obklopený dvěma, třemi nebo více střídavě tmavými a jasnými prstenci, které, pokud pozorně prozkoumány, jsou na okrajích mírně zbarvené. Následují po sobě téměř ve stejných intervalech kolem centrálního disku... - [3]

Byl to však Airy, kdo jako první provedl úplnou teoretickou analýzu jevu a podal mu vysvětlení ve své práci z roku 1835 O difrakci předmětového skla s kruhovou aperturou [4 ] . 

Matematický popis

Matematicky je difrakční obrazec charakterizován vlnovou délkou světla osvětlujícího kruhový otvor a průměrem otvoru. Vzhled difrakčního obrazce je dále charakterizován citlivostí oka nebo jiného detektoru použitého k jeho pozorování.

 Síla pole  je popsána vzorcem _ _  _  _  _  _ _ _ _

Pro intenzitu platí následující vzorec [5]

Vliv sférické aberace na difrakční obrazec
Průřez zaostřovacího svazku paprsků z čočky při různých sférických aberacích: nahoře - negativní, uprostřed - chybí, dole - pozitivní. Objektiv je umístěn vlevo od ohniska.

Nejdůležitější je aplikace výsledků studia Airyho disku do konstrukce kamer a dalekohledů. V důsledku difrakce čočka nebo zrcadlo nemohou zaostřit paprsek na bod menší než Airy disk. I kdyby bylo možné vyrobit perfektní čočku nebo čočku, rozlišení obrazu vytvořeného tímto objektivem by bylo stále omezené. Optický systém, ve kterém je rozlišení omezeno pouze difrakcí, a nikoli nepřesnostmi ve výrobě čoček, údajně dosáhlo difrakčního limitu .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Teorie optických zařízení, 2001 , str. 150.
  2. ↑ Suiter H. R. . Hvězdné testovací astronomické dalekohledy. Manuál pro optické vyhodnocení a seřízení . - Richmond: Willmann-Bell, Inc., 2001. - xvi + 364 s. — ISBN 943396-44-1.  (nepřístupný odkaz)  - str. 343.
  3. ↑ Herschel J. F. W.   Light // Transactions Traktáty o fyzikální astronomii, světle a zvuku přispěly do Encyclopaedia Metropolitana  - Richard Griffin & Co., 1828. - S. 491.
  4. ↑ Airy G. B. On the Diffraction of a Object-glass with Circular Aperture // Transactions of the Cambridge Philosophical Society , sv. 5 , 1835. - S. 283-291.
  5. ↑ Sivukhin D.V. §45. Fraunhoferova difrakce dírami // Obecný průběh fyziky. - M. , 2006. - T. IV. Optika.

Literatura

Odkazy