Sistema de difracción limitada
La resolución de un sistema de imágenes ópticas (un microscopio , telescopio o cámara ) puede estar limitada por factores como imperfecciones en las lentes o desalineación. Sin embargo, existe un límite principal para la resolución de cualquier sistema óptico, debido a la física de la difracción . Se dice que un sistema óptico con rendimiento de resolución en el límite teórico del instrumento está limitado por difracción . [1]
La resolución angular limitada por difracción de un instrumento telescópico es proporcional a la longitud de onda de la luz que se observa, e inversamente proporcional al diámetro de la apertura de entrada de su objetivo . Para los telescopios con aberturas circulares, el tamaño de la característica más pequeña en una imagen que está limitada por difracción es el tamaño del disco de Airy . A medida que se reduce el tamaño de la apertura de una lente telescópica , la difracción aumenta proporcionalmente. En aperturas pequeñas, como f / 22 , la mayoría de las lentes modernas están limitadas solo por difracción y no por aberraciones u otras imperfecciones en la construcción.
Para instrumentos microscópicos, la resolución espacial limitada por difracción es proporcional a la longitud de onda de la luz y a la apertura numérica del objetivo o de la fuente de iluminación del objeto, la que sea menor.
En astronomía , una observación limitada por difracción es aquella que logra la resolución de un objetivo teóricamente ideal en el tamaño del instrumento utilizado. Sin embargo, la mayoría de las observaciones de la Tierra están limitadas debido a los efectos atmosféricos . Los telescopios ópticos en la Tierra funcionan a una resolución mucho más baja que el límite de difracción debido a la distorsión introducida por el paso de la luz a través de varios kilómetros de atmósfera turbulenta . Los observatorios avanzados han comenzado a usar tecnología de óptica adaptativa , lo que resulta en una mayor resolución de imagen para objetivos débiles, pero aún es difícil alcanzar el límite de difracción usando óptica adaptativa.
Los radiotelescopios suelen tener una difracción limitada, porque las longitudes de onda que utilizan (desde milímetros hasta metros) son tan largas que la distorsión atmosférica es insignificante. Los telescopios espaciales (como el Hubble o varios telescopios no ópticos) siempre funcionan en su límite de difracción, si su diseño está libre de aberraciones ópticas .
El rayo de un láser con propiedades de propagación del rayo casi ideales puede describirse como limitado por difracción. Un rayo láser de difracción limitada, que pasa a través de ópticas de difracción limitada, permanecerá limitado por difracción y tendrá una extensión espacial o angular esencialmente igual a la resolución de la óptica a la longitud de onda del láser.
