0218

Więc część światła — ta ugięta — przechodzi przez układ innymi drogami niż by z prawa załamania wynikało. Z tego powodu obraz punktu stanowić będzie plamka dyfrakcyjna. Ściślej mówiąc na skutek interferencji światła ugiętego i nieugiętego obraz punktu jest zbiorem koncentrycznych pierścieni o zmiennym natężeniu światła (ryc. 12.11). Obraz ten

f

Minimum I rzędu

/

Mammum [ rzędu

jest obrazem dyfrakcyjnym przesłony aperturowej utworzonym przez światło wychodzące z odwzorowywanego punktu.

Ryc. 12.11. Rozkład natężenia światła w obrazie punktu przy kołowej przesłonie aperturowej układu optycznego.

Tak więc obraz przedmiotu można rozpatrywać jako zbiór obrazów dyfrakcyjnych przesłony aperturowej. Czy to nie za daleko posunięte wnioski? Wynika przecież z nich, że do otrzymania obrazu niekonieczne są soczewki, a wystarczy tylko przesłona. Tak, to nie fantazja. Protoplasta aparatu fotograficznego, camera obscura, pierwotnie miała zamiast obiektywu mały otwór i to wystarczało już w X wieku do otrzymania obrazu na ma-tówce. Był to właśnie obraz przedmiotu złożony z obrazów dyfrakcyjnych tego małego otworu. Ponieważ odległość od otworu do obrazu otrzymanego tą drogą jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy otworu, więc jasność otrzymanych obrazów jest ustalona i, niestety, jest względnie mała. Nadto i zdolność rozdzielcza jest niewielka, czyli możemy powiedzieć, że potrzeba otrzymania odpowiednio jasnych i dokładnych obrazów powoduje konieczność stosowania soczewek. Z powyższego także wynika, że współczynnik załamania układu optycznego może nie różnić się od współczynnika załamania ośrodka otaczającego go, bo zastosowanie właściwej przesłony jest wystarczające do przekształcenia przestrzeni przedmiotowej w obrazową.

W powyższy sposób podkreśliliśmy istotne znaczenie dyfrakcji w powstawaniu obrazu — chyba bardziej zasadnicze niż załamanie światła. Zresztą, optyka geometryczna, na której oparliśmy się na początku naszych rozważań, jest tylko przybliżeniem optyki falowej, której stosowanie daje znacznie subtelniejszy opis przekształcenia przestrzeni przedmiotowej w obrazową.

12.1.4. Zdolność rozdzielcza

Znając przyczyny „plamkowego” obrazu punktu, postarajmy się ustalić skutki takiego stanu rzeczy. Wyobraźmy sobie, że dwa jednakowe punktowe źródła światła zbliżają się do siebie wzdłuż linii prostopadłej do osi optycznej, to przy znacznej ich wzajemnej odległości w przestrzeni obrazowej otrzymamy dwa obrazy dyfrakcyjne. Przyjmujemy tu, że aberracje są skorygowane na tyle, że nie zmieniają istotnie obrazu dyfrakcyjnego. Dalej w trakcie zbliżania obrazy dyfrakcyjne zaczną się wzajemnie nakładać i będziemy obserwowali w wyniku tego sumowanie się natężeń światła. Gdy zaczną nakrywać się oba maksima główne tych obrazów, zaczyna się kłopot. Trudno stwierdzić, czy obserwowany

225

15 — Podstawy biofizyki