Disco aireado

Disco de aire , o patrón de aire , es una designación de un punto de luz que se puede obtener con el mejor enfoque de una lente óptica ideal con una apertura circular. La naturaleza no puntual de este punto está asociada con el fenómeno de la difracción de la luz [1] .

El patrón de difracción que ocurre cuando la luz pasa a través de un agujero circular uniformemente iluminado tiene una región brillante en el centro, conocida como el disco de Airy [2] . En general, un patrón de difracción que involucra un punto y anillos brillantes concéntricos a su alrededor se conoce como patrón de Airy . Estos fenómenos llevan el nombre de George Biddel Airy . Este fenómeno óptico en sí era conocido antes de Airy. Por ejemplo, John Herschel , en una entrada de 1828 sobre la luz en la Encyclopedia Metropolitana , describió la vista de una estrella brillante a través de un telescopio con gran aumento:

... en condiciones favorables, con una atmósfera tranquila, temperatura del aire uniforme, etc., la estrella es visible como un disco planetario perfectamente redondo y bien definido, rodeado por dos, tres o más anillos oscuros y claros alternados, que, si se mira de cerca, también aparecen ligeramente coloreados en sus bordes. Se suceden alrededor del disco central con intervalos casi iguales...

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] ...la estrella se ve entonces (en circunstancias favorables de atmósfera tranquila, temperatura uniforme, etc.) como un disco planetario bien definido y perfectamente redondo, rodeado por dos, tres o más anillos alternativamente oscuros y brillantes, que, si examinados atentamente, se ven ligeramente coloreados en sus bordes. Se suceden casi a intervalos iguales alrededor del disco central... - [3]

Sin embargo, fue Airy quien primero hizo un análisis teórico completo del fenómeno y le dio una explicación en su trabajo de 1835 Sobre la difracción de un objeto-vidrio con apertura circular [4 ] . 

Descripción matemática

Matemáticamente, un patrón de difracción se caracteriza por la longitud de onda de la luz que ilumina un agujero circular y el diámetro del agujero. La apariencia de un patrón de difracción se caracteriza además por la sensibilidad del ojo u otro detector utilizado para observarlo.

La  intensidad del campo  se describe mediante la fórmula _ _  _  _  _  _

Para la intensidad, la siguiente fórmula es verdadera [5]

Efecto de la aberración esférica en el patrón de difracción
La sección transversal del haz de enfoque de los rayos de la lente en varias aberraciones esféricas: en la parte superior - negativo, en el centro - ausente, en la parte inferior - positivo. La lente se encuentra a la izquierda del foco.

El más importante es la aplicación de los resultados del estudio del disco de Airy al diseño de cámaras y telescopios. Debido a la difracción, la lente o el espejo no pueden enfocar el haz en un punto más pequeño que el disco de Airy. Incluso si fuera posible hacer una lente o lente perfecta, la resolución de la imagen creada por esta lente aún sería limitada. Se dice que un sistema óptico en el que la resolución está limitada únicamente por la difracción y no por imprecisiones en la fabricación de lentes, ha alcanzado el límite de difracción .

Véase también

Notas

  1. ↑ Teoría de los dispositivos ópticos, 2001 , p. 150.
  2. ↑ Suiter H.R. Telescopios astronómicos de prueba de estrellas. Manual de evaluación y ajuste óptico . - Richmond: Willmann-Bell, Inc., 2001. - xvi + 364 p. — ISBN 943396-44-1.  (enlace inaccesible)  - Pág. 343.
  3. ↑ Herschel J. F. W.   Light // Transactions Treatises sobre astronomía física, luz y sonido aportados a la Encyclopaedia Metropolitana  - Richard Griffin & Co., 1828. - P. 491.
  4. ↑ Airy G. B. Sobre la difracción de un objeto de vidrio con apertura circular // Transactions of the Cambridge Philosophical Society , vol. 5 , 1835. - P. 283-291.
  5. ↑ Sivukhin DV §45. Difracción de Fraunhofer por agujeros // Curso general de física. - M. , 2006. - T. IV. Óptica.

Literatura

Enlaces