De acuerdo con la teoría clásica de la difracción , un rayo de luz de una fuente distante, que cae en un ocular redondo, forma una imagen que consiste en una serie de bandas concéntricas claras y oscuras alrededor de un punto central brillante: el llamado patrón de difracción. Las leyes de la óptica nos dicen que una fuente de luz real se verá borrosa en nuestra percepción, y tal borrosidad se observa en cualquier dispositivo óptico. Si observamos dos fuentes de luz cercanas, sus imágenes borrosas se superponen entre sí. Rayleigh acaba de demostrar [1] que si el punto de luz central del patrón de difracción de una fuente de luz se elimina del punto de luz central de otra fuente de luz a una distancia no menor que el radio de la primera franja oscura de difracción, entonces empezamos a percibir dos fuentes de luz por separado: esta distancia se llama resolución lineal del instrumento óptico. Si dos fuentes de luz están a una distancia d entre sí, la distancia entre ellas y nosotros es D, la longitud de onda de la luz es λ y el diámetro del ocular es A, entonces, de acuerdo con el criterio de Rayleigh, la condición para la óptica La resolución de dos fuentes en el ocular será:
d/D > 1,22λ/AEn otras palabras, si las fuentes puntuales de luz están separadas por una distancia de al menos d, el observador, estando a una distancia D, podrá distinguirlas en un ocular de diámetro A como separadas, de lo contrario se fusionarán. La relación d/D es la medida angular en radianes (multiplicar por 57,3 para convertir a grados) entre las direcciones de dos fuentes de luz. El criterio de Rayleigh establece así límites en la resolución angular de cualquier instrumento óptico, ya sea un telescopio , una cámara o el ojo humano . (El factor 1,22 se determina matemáticamente y requiere que el tamaño del ocular y la longitud de onda de la luz se midan en las mismas unidades).
Según el criterio de Rayleigh, la resolución óptica del ojo humano es de 25 segundos de arco, ¡menos de una centésima de grado! Pero esto es ideal. En la práctica, incluso las personas más agudas pueden distinguir fuentes de luz con una resolución de 3 a 5 minutos de arco, es decir, un orden de magnitud peor. Y la retina tiene la culpa de esto : su estructura no proporciona un uso completo de las capacidades del cristalino . Entonces, volviendo al ejemplo original, idealmente dos faros en una carretera recta podrían verse como dos fuentes de luz separadas desde una distancia de unos 10 km. En la práctica, el ojo humano comienza a distinguirlos solo desde una distancia de aproximadamente 1 km. Lo más probable es que un conductor real simplemente se quede ciego e intente concentrarse en la carretera, por lo que percibirá la luz de dos faros que se aproximan por separado desde una distancia aún más corta.