衍射极限

衍射极限是描述光学系统分辨率的极限,它指出由于光的衍射特性,我们无法通过光学系统获得一个理想的无限小的像点,而是会形成一个有限大小的衍射斑,即艾里斑。这个现象是由光的物理特性决定的,是光的衍射造成的,意味着无论技术如何进步,使用光进行成像都会受到这个极限的制约。

衍射极限的数学描述

衍射极限的公式是:

sinθ = 1.22λ/D

其中:

  • θ 是角分辨率;

  • λ 是光波长;

  • D 是光学系统的口径直径。

衍射极限的影响

  • 当物体上的两个点在成像后形成的像斑重叠时,我们无法区分这两个点。

  • 衍射极限限制了光学系统的分辨率,即使系统没有像差,也无法超越这个极限。

衍射极限的实际应用

  • 衍射极限决定了光学成像系统的最高分辨率,在可见光范围内约为几百纳米。

  • 这个限制对纳米科技领域,如光刻机的研发,带来了巨大的挑战。

超振动现象

  • 超振动是一种光学现象,可以在远场实现比传统衍射理论预测的更小的光斑尺寸,从而突破衍射极限。

结论

衍射极限是光学系统设计和应用中的一个重要概念,它告诉我们光学成像系统在分辨细节方面有一个固有的限制,这个限制是由光的物理特性所决定的。

Top