Κριτήριο Rayleigh

Τα κριτήρια Rayleigh καθορίζουν τη μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο πηγών φωτός που μπορούν να διαχωριστούν σε ξεχωριστά αντικείμενα.

Όταν μια σημειακή πηγή, όπως ένα αστέρι, εξετάζεται χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο κυκλικού διαφράγματος, η εικόνα είναι ένας δίσκος που περιβάλλεται από έναν αριθμό πολύ αχνών δακτυλίων, και όχι μια σημειακή πηγή. Η περίθλαση του φωτός Fraunhofer από το κυκλικό άνοιγμα παράγει αυτούς τους δακτυλίους. Τα κριτήρια Rayleigh σχεδιάστηκαν έχοντας κατά νου ένα ασυνάρτητο οπτικό σύστημα. Επειδή ο φθορισμός είναι μια ασυνάρτητη διαδικασία στην οποία δύο φωτεινά σημεία φθορίζουν ανεξάρτητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη μικροσκοπία φθορισμού.

Ισχύς επίλυσης

Η ικανότητα των μικροσκοπίων, των τηλεσκοπίων ή οποιασδήποτε οπτικής συσκευής να αναλύουν δύο σχεδόν τοποθετημένα αντικείμενα ως ανεξάρτητα αντικείμενα αναφέρεται ως ισχύς ανάλυσης. Λόγω των επικαλυπτόμενων μοτίβων περίθλασης που σχηματίζονται από δύο σχεδόν τοποθετημένα αντικείμενα, η ισχύς ανάλυσης οποιουδήποτε οπτικού οργάνου έχει ένα θεωρητικό ανώτερο όριο. Η ικανότητα επίλυσης οποιουδήποτε οργάνου επηρεάζεται από πολλά πράγματα. Μπορούν να γίνουν τροποποιήσεις για να βελτιωθεί η ανάλυση ή η ισχύς επίλυσης. Δεν υπάρχει μονάδα για την επίλυση ισχύος. είναι μια αδιάστατη ποσότητα.

Όριο ανάλυσης

Η γωνιακή ή γραμμική απόσταση μεταξύ δύο αντικειμένων που μόλις επιλύθηκαν είναι το όριο ανάλυσης. Είναι παρόμοιο με την έννοια της εξουσίας επίλυσης. Στην πραγματικότητα, η ισχύς ανάλυσης είναι ίση με το αντίστροφο του ορίου ανάλυσης. Ως αποτέλεσμα, ένα χαμηλότερο όριο ανάλυσης υποδηλώνει ισχυρότερη ικανότητα ανάλυσης αντικειμενικού φακού.

Όριο περίθλασης

Όταν ένα σημειακό στοιχείο προβάλλεται μέσα από ένα άνοιγμα (κυκλικό άνοιγμα), δημιουργείται ένα μοτίβο περίθλασης αντί για σημειακή εικόνα. Το σχέδιο περίθλασης είναι πιο ορατό όταν το μέγεθος του στοιχείου είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος του φωτός. Καθώς απομακρυνόμαστε από το κέντρο, το σχέδιο περίθλασης εμφανίζεται ως ομόκεντροι δακτύλιοι που ξεθωριάζουν. Αέρινοι δίσκοι ή Αέρινα μοτίβα είναι αυτό που ονομάζονται. Η περίθλαση, συγκρίσιμη με αυτή που παράγεται από μία μόνο σχισμή, είναι υπεύθυνη για αυτό το σχέδιο. Διαφορετικά τμήματα του κυκλικού ανοίγματος παρεμβάλλονται μεταξύ τους, τόσο εποικοδομητικά όσο και καταστροφικά. Το αποτέλεσμα είναι πιο εμφανές όταν το διάφραγμα είναι μικρό, αν και μπορεί επίσης να φανεί όταν το διάφραγμα είναι μεγάλο.

Καθώς προχωράμε, οι ομόκεντροι δακτύλιοι εξαφανίζονται σε σημείο που δύο Airy δίσκοι ή μοτίβα δεν είναι πλέον διακριτοί μεταξύ τους. Το όριο περίθλασης είναι αυτό που ονομάζεται.

Το κριτήριο του Rayleigh

Τα κριτήρια Rayleigh δείχνουν ότι η περίθλαση περιορίζει την ελάχιστη γωνιακή εξάπλωση που μπορεί να επιλύσει ένα σύστημα σχηματισμού εικόνας προς την αναλογία του μήκους κύματος των κυμάτων προς το πλάτος του διαφράγματος. Ως αποτέλεσμα, τα μεγάλα ανοίγματα χρησιμοποιούνται σε συστήματα απεικόνισης υψηλής ανάλυσης, όπως τα αστρονομικά τηλεσκόπια, οι φακοί τηλεφακού κάμερας μεγάλων αποστάσεων και τα ραδιοτηλεσκόπια.

Η απόσταση μεταξύ δύο πρόσφατα επιλυμένων αντικειμένων καθορίζεται από το κριτήριο του Rayleigh. Ισχυρίζεται ότι δύο εικόνες μόλις επιλύονται όταν το μοτίβο περίθλασης μιας εικόνας είναι μεγαλύτερο από την πρώτη ελάχιστη περίθλαση της δεύτερης εικόνας.

Ο τύπος για τη μικρότερη γωνιακή απόσταση μεταξύ δύο απλώς επιλύσιμων αντικειμένων δίνεται με το κριτήριο του Rayleigh. Ο τύπος θα είναι:θ=1,22λ/D

Εδώ D =κυκλικό διάφραγμα

Και =μήκος κύματος

Δύναμη ανάλυσης του τηλεσκοπίου

Το τηλεσκόπιο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για να δει μακρινά αντικείμενα. Συνήθως αποτελείται από φακούς, κυρτούς καθρέφτες ή συνδυασμό των δύο για να μας βοηθήσουν να βλέπουμε μακρινά αντικείμενα σαν να τα κοιτούσαμε από πιο κοντινή απόσταση. Χρησιμοποιείται πιο συχνά για την παρατήρηση διαφόρων πλανητικών αντικειμένων.

Όταν δύο μακρινά αστέρια είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, το γωνιακό χάσμα μεταξύ τους είναι αρκετά μικρό. Η ικανότητα διαχωρισμού του τηλεσκοπίου αποφασίζει εάν τα αστέρια μας φαίνονται ξεχωριστά αστέρια.

Η ισχύς ανάλυσης του τηλεσκοπίου θα δοθεί ως εξής:Resolving power=1=d/1.22λ

Εδώ είναι ο γωνιακός διαχωρισμός μεταξύ των δύο αντικειμένων

d =διάμετρος φακού

=μήκος κύματος φωτός

Δύναμη ανάλυσης του μικροσκοπίου

Το μικροσκόπιο είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να βλέπετε μικροσκοπικά αντικείμενα που είναι πολύ μικρά για να τα δείτε με γυμνό μάτι. Αποτελείται από δύο φακούς:έναν αντικειμενικό φακό και έναν προσοφθάλμιο φακό (γνωστός και ως οφθαλμικός φακός). Η γωνία που υποβάλλεται από τη διάμετρο του αντικειμενικού φακού στην εστία του μικροσκοπίου και ο δείκτης διάθλασης του μέσου μεταξύ του φακού και του μικροσκοπικού δείγματος καθορίζουν την ικανότητα διαχωρισμού ενός μικροσκοπίου.

Η ισχύς ανάλυσης του μικροσκοπίου θα δοθεί ως εξής:

Επίλυση ισχύος=1d=2a/λ

Εδώ a είναι το αριθμητικό διάφραγμα

είναι μήκος κύματος

Δύναμη επίλυσης του ανθρώπινου ματιού

Όπως κάθε άλλο οπτικό όργανο, η διακριτική ισχύς των ματιών καθορίζεται από τις διαμέτρους του φακού, στην περίπτωση αυτή την κόρη, και το μήκος κύματος, το οποίο είναι ισοδύναμο με το μήκος κύματος του ορατού φωτός.

Συμπέρασμα

Τα κριτήρια Rayleigh καθορίζουν τη μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο πηγών φωτός που μπορούν να διαχωριστούν σε ξεχωριστά αντικείμενα. Τα κριτήρια Rayleigh σχεδιάστηκαν έχοντας κατά νου ένα ασυνάρτητο οπτικό σύστημα. Η ικανότητα των μικροσκοπίων, των τηλεσκοπίων ή οποιασδήποτε οπτικής συσκευής να αναλύουν δύο σχεδόν τοποθετημένα αντικείμενα ως ανεξάρτητα αντικείμενα αναφέρεται ως ισχύς ανάλυσης. Η γωνιακή ή γραμμική απόσταση μεταξύ δύο αντικειμένων που μόλις επιλύθηκαν είναι το όριο ανάλυσης. Το τηλεσκόπιο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για να δει μακρινά αντικείμενα. Το μικροσκόπιο είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να βλέπετε μικροσκοπικά αντικείμενα που είναι πολύ μικρά για να τα δείτε με γυμνό μάτι.