Оптичні прилади- пристрої, в яких випромінювання будь-якої області спектру(ультрафіолетової, видимої, інфрачервоної) перетворюється(Пропускається, відбивається, заломлюється, поляризується).

Віддаючи данину історичної традиції, оптичними зазвичай називають прилади, що працюють у видимому світлі.

При первинній оцінці якості приладу розглядаються лише основнійого Характеристики:

· світлосила- здатність концентрувати випромінювання;

· роздільна здатність- Здатність розрізняти сусідні деталі зображення;

· збільшення- Співвідношення розмірів предмета та його зображення.

· Для багатьох приладів визначальною характеристикою виявляється поле зору- Кут, під яким з центру приладу видно крайні точки предмета.

Роздільна сила (здатність)- характеризує здатність оптичних приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта.

Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються, називаєтьсялінійною або кутовою межею дозволу.

Здатність приладу розрізняти дві близькі точки або лінії обумовлена ​​природою хвильової світла. Чисельне значення роздільної здатності, наприклад, лінзової системи, залежить від уміння конструктора впоратися з абераціями лінз і ретельно відцентрувати ці лінзи на одній оптичній осі. Теоретична межа дозволу двох сусідніх зображуваних точок визначається як рівність відстані між їхніми центрами радіусу першого темного кільця їхньої дифракційної картини.

Збільшення.Якщо предмет довжиною H перпендикулярний до оптичної осі системи, а довжина його зображення h, то збільшення m визначається за формулою:

m = h/H .

Збільшення залежить від фокусних відстаней та взаємного розташування лінз; для вираження цієї залежності існують відповідні формули.

Важливою характеристикою приладів для візуального спостереження є видиме збільшення М. Воно визначається з відношення розмірів зображень предмета, які утворюються на сітківці ока при безпосередньому спостереженні предмета та розгляд його через прилад. Зазвичай видиме збільшення М виражають ставленням M = tgb /tgaде a - кут, під яким спостерігач бачить предмет неозброєним оком, а b - кут, під яким очей спостерігача бачить предмет через прилад.

Основною частиною будь-якої оптичної системи є лінза. Лінзи входять до складу практично всіх оптичних приладів.

Лінза – оптично прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями.

Якщо товщина самої лінзи мала порівняно з радіусами кривизни сферичних поверхонь, то лінзу називають тонкою.

Лінзи бувають збираючимиі розсіюючими. Збираюча лінза в середині товщі, ніж у країв, лінза, що розсіює, навпаки, в середній частині тонше.

Види лінз:

· опуклі:

o двоопуклі (1)

o плоскопуклі (2)

o увігнуто-опуклі (3)

· увігнуті:

o двояковогнуті (4)

o плоскогнуті (5)

o опукло-увігнуті (6)

Основні позначення у лінзі:

Пряма, що проходить через центри кривизни O 1 і O 2 сферичних поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи.

У разі тонких лінз приблизно можна вважати, що головна оптична вісь перетинається з лінзою в одній точці, яку прийнято називати оптичним центром лінзи O. Промінь світла проходить через оптичний центр лінзи, не відхиляючись від початкового напряму.

Оптичний центр лінзи- Точка, крізь яку світлові промені проходять не заломлюючись в лінзі.

Головна оптична вісь- Пряма, що проходить через оптичний центр лінзи, перпендикулярно лінзі.

Усі прямі, що проходять через оптичний центр, називаються побічними оптичними осями.

Якщо на лінзу направити пучок променів, паралельних головній оптичній осі, то після проходження через лінзу промені (або їх продовження) зберуться в одній точці F, яка називається головним фокусом лінзи.У тонкої лінзи є два головні фокуси, розташовані симетрично на головній оптичній осі щодо лінзи. У лінз, що збирають, фокуси дійсні, у розсіюючих - уявні.

Пучки променів, паралельних одній з побічних оптичних осей, після проходження через лінзу також фокусуються в точку F", яка розташована при перетині побічної осі з фокальною площиною Ф, тобто площиною перпендикулярної головної оптичної осі і проходить через головний фокус.

Фокальна площина- Пряма, перпендикулярна головної оптичної осі лінзи і проходить через фокус лінзи.

Відстань між оптичним центром лінзи O та головним фокусом F називається фокусною відстанню. Воно позначається тією ж літерою F.

Заломлення паралельного пучка променів в лінзі, що збирає.

Заломлення паралельного пучка променів у лінзі, що розсіює.

Точки O 1 і O 2 – центри сферичних поверхонь, O 1 O 2 – головна оптична вісь, O – оптичний центр, F – головний фокус, F” – побічний фокус, OF” – побічна оптична вісь, Ф – фокальна площина.

На кресленнях тонкі лінзи зображують як відрізка зі стрілками:

збираюча: розсіююча:

Основна властивість лінз– здатність давати зображення предметів. Зображення бувають прямимиі перевернутими, дійснимиі уявними, збільшенимиі зменшеними.

Положення зображення та його характер можна визначити за допомогою геометричних побудов. Для цього використовують властивості деяких стандартних променів, перебіг яких відомий. Це промені, що проходять через оптичний центр або один з фокусів лінзи, а також промені, паралельні головній або одній з оптичних опічних осей. Для побудови зображення в лінзі використовують будь-які два з трьох променів:

· Промінь, що падає на лінзу паралельно оптичної осі, після заломлення йде через фокус лінзи.

· Промінь, що проходить через оптичний центр лінзи не заломлюється.

· Промінь, проходячи через фокус лінзи після заломлення йде паралельно до оптичної осі.

Положення зображення та його характер (дійсне або уявне) можна розрахувати за допомогою формули тонкої лінзи. Якщо відстань від предмета до лінзи позначити через d, а відстань від лінзи до зображення через f, формулу тонкої лінзи можна записати у вигляді:

Величину D, зворотну фокусній відстані називають оптичною силою лінзи.

Одиницею виміру оптичної сили є діоптрія (дптр). Діоптрія - оптична сила лінзи з фокусною відстанню 1 м: 1 дптр = м -1

Фокусним відстаням лінз прийнято приписувати певні знаки: для збираючої лінзи F > 0, для розсіювання F< 0.

Величини d і f також підпорядковуються певному правилу знаків:
d > 0 і f > 0 – для дійсних предметів (тобто реальних джерел світла, а чи не продовжень променів, які сходяться за лінзою) та зображень;
d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.

Тонкі лінзи мають ряд недоліків, що не дозволяють отримувати високоякісні зображення. Спотворення, що виникають при формуванні зображення, називаються абераціями. Головні з них – сферична та хроматична аберації.

Сферична абераціяпроявляється у тому, що у разі широких світлових пучків промені, далекі від оптичної осі, перетинають її над фокусі. Формула тонкої лінзи справедлива лише для променів, близьких до оптичної осі. Зображення віддаленого точкового джерела, створюване широким пучком променів, заломлених лінзою, виявляється розмитим.

Хроматична абераціявиникає внаслідок того, що показник заломлення матеріалу лінзи залежить від довжини хвилі світла. Ця властивість прозорих середовищ називається дисперсією. Фокусна відстань лінзи виявляється різною для світла з різними довжинами хвиль, що призводить до розмиття зображення під час використання немонохроматичного світла.

У сучасних оптичних приладах використовуються не тонкі лінзи, а складні багатолінзові системи, в яких вдається приблизно усунути різні аберації.

Формування лінзою дійсного зображення предмета використовується в багатьох оптичних приладах, таких як фотоапарат, проектор і т. д.

За бажання створити якісний оптичний прилад слід оптимізувати набір його основних характеристик - світлосили, роздільної здатності та збільшення. Не можна зробити хороший, наприклад, телескоп, домагаючись лише великого видимого збільшення і залишаючи малу світлосилу (апертуру). У нього буде поганий дозвіл, оскільки він прямо залежить від апертури. Конструкції оптичних приладів дуже різноманітні, та його особливості диктуються призначенням конкретних пристроїв. Але при втіленні будь-якої спроектованої оптичної системи готовий оптико-механічний прилад необхідно розташувати всі оптичні елементи в суворій відповідності з прийнятою схемою, надійно закріпити їх, забезпечити точне регулювання положення рухомих деталей, розмістити діафрагми для усунення небажаного фону розсіяного випромінювання. Нерідко потрібно витримувати задані значення температури та вологості всередині приладу, зводити до мінімуму вібрації, нормувати розподіл ваги, забезпечити відведення тепла від ламп та іншого допоміжного електроустаткування. Значення надається зовнішньому вигляду приладу та зручності поводження з ним.

Використовуючи навіть ідеальну оптичну систему (таку, для якої відсутні дефекти та аберації), неможливо отримати стигматичне зображення точкового джерела, що пояснюється хвильовою природою світла. Зображення будь-якої крапки, що світиться, в монохроматичному світлі являє собою дифракційну картину, тобто точкове джерело відображається у вигляді центральної світлої плями, оточеної темними і світлими кільцями, що чергуються.

Згідно критерію Релея,зображення двох довколишніх однакових точкових джерел або двох довколишніх спектральних ліній з рівними інтенсивностями та однаковими симетричними контурами можна розв'язати (розділені для сприйняття), якщо центральний максимум дифракційної картини від одного джерела (лінії) збігається з першим мінімумом дифракційної картини від іншого (рис. 265, а ). При виконанні критерію Релея інтенсивність провалу між максимумами становить 80% інтенсивності в максимумі, що є достатнім для дозволу ліній 1 і 2 . Якщо критерій Релея порушено, спостерігається одна лінія (рис. 265, б).

1. Роздільна здатність об'єктива.Якщо на об'єктив падає світло від двох віддалених точкових джерел S 1 та S 2 (наприклад, зірок) з деякою кутовою відстанню , то внаслідок дифракції світлових хвиль на краях діафрагми, що обмежує об'єктив, у його фокальній площині замість двох точок спостерігаються максимуми, оточені темними і світлими кільцями, що чергуються (рис. 266). Можна довести, що дві прилеглі зірки, що спостерігаються в об'єктиві в монохроматичному світлі, якщо кутова відстань між ними

де  - довжина хвилі світла, D -діаметр об'єктиву.

Роздільна здатність (дозволяюча сила) об'єктиваназивається величина

де  - найменша кутова відстань між двома точками, коли вони ще оптичним приладом дозволяються.

Згідно з критерієм Релея, зображення двох однакових точок можна розв'язати, коли центральний максимум дифракційної картини для однієї точки збігається з першим мінімумом дифракційної картини для іншої (рис. 266). З малюнка випливає, що при виконанні критерію Релея кутова відстань  між точками має бути одно , тобто з урахуванням (183.1)

Отже, роздільна здатність об'єктива

тобто залежить від його діаметра та довжини хвилі світла.

З формули (183.2) видно, що для збільшення роздільної здатності оптичних приладів потрібно або збільшити діаметр об'єктива, або зменшити довжину хвилі. Тому для спостереження дрібніших деталей предмета використовують ультрафіолетове випромінювання, а отримане зображення в даному випадку спостерігається за допомогою флуоресцентного екрану або фіксується на фотопластинці. Ще більшу роздільну здатність можна було б отримати за допомогою рентгенівського випромінювання, але воно має велику проникаючу здатність і проходить через речовину не заломлюючись; отже, у разі неможливо створити заломлюючі лінзи. Потоки електронів (при певних енергіях) мають приблизно таку ж довжину хвилі, як і рентгенівське випромінювання. Тому електронний мікроскоп має дуже високу роздільну здатність.

Роздільна здатність спектрального приладу називають безрозмірну величину

де  - абсолютне значення мінімальної різниці довжин хвиль двох сусідніх спектральних ліній, коли ці лінії реєструються окремо.

2. Роздільна здатність дифракційної решітки.Нехай максимум т-го порядку для довжини хвилі  2 спостерігається під кутом , тобто, згідно (180.3), d sin =m 2 . При переході від максимуму до сусіднього мінімуму різниця ходу змінюється на /N(див. (180.4)), де N -число щілин решітки. Отже, мінімум  1 , що спостерігається під кутом  min , задовольняє умову d sin  min = m 1 + 1 /N. За критерієм Релея,  = min , тобто. m 2 =m 1 + 1 /Nабо  2 / ( 2 –  1)= mN. Tax як  1 та  2 близькі між собою, тобто  2 – 1 =  то, згідно (183.3),

Таким чином, роздільна здатність дифракційної решітки пропорційна порядку mспектру та числу Nщілин, тобто при заданій кількості щілин збільшується при переході до великих значень порядку mінтерференції. Сучасні дифракційні грати мають досить високу роздільну здатність (до 210 5).

Дисперсія Світла

Як мовилося раніше, світло, проходячи через тригранну призму, переломлюється і за виході з призми відхиляється від свого початкового напрями до заснування призми. Величина відхилення променя залежить від показника заломлення речовини призми, і, як свідчать досліди, показник заломлення залежить від частоти світла. Залежність показника заломлення речовини від частоти (довжини хвиль) світла називається дисперсією.Дуже просто спостерігати явище дисперсії при пропущенні білого світла через призму (рис. 102). При виході із призми біле світло розкладається на сім кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Найменше відхиляється червоне світло, більше – фіолетовий. Це свідчить, що скло має для фіолетового світла найбільший показник заломлення, а червоного - найменший. Світло з різними довжинами хвиль поширюється серед з різними швидкостями: фіолетовий з найменшою, червоний - найбільшою, оскільки n= c/v ,

Внаслідок проходження світла через прозору призму виходить впорядковане розташування монохроматичних електромагнітних хвиль оптичного діапазону. Спектр.

Усі спектри поділяються на спектри випромінюваннята спектри поглинання.Спектр випромінювання створюється тілами, що світяться. Якщо на шляху променів, що падають на призму, помістити холодний газ, що не випромінює, то на тлі безперервного спектру джерела з'являються темні лінії.

При цьому отримаємо спектр поглинання газу. Німецький фізик Г. Кірхгоф (1824-1887) відкрив закон, згідно з яким спектральний склад світла, що випромінюється тілами у гарячому стані, поглинається ними у холодному стані (атоми даного елемента поглинають ті довжини хвиль, які випромінюють за високої температури).

Спектри випромінювання поділяються на суцільні, лінійчастіі смугасті.Суцільний спектр дають розпечені тверді та рідкі тіла. Лінійчастий спектр це сукупність певних спектральних ліній (на чорному тлі). Такий спектр дають збуджені гази, що у атомарному стані. Ізольовані атоми даного хімічного елемента випромінюють певні довжини хвиль. Смугастий спектр є окремими спектральними смугами, розділеними темними проміжками. На відміну від лінійних спектрів смугасті спектри створюються не атомами, а молекулами, які не пов'язані або слабко пов'язані один з одним.

ЕЛЕКТРОННА ТЕОРІЯ ДИСПЕРСІЇ СВІТЛА

З макроскопічної електромагнітної теорії Максвелла випливає, що абсолютний показник заломлення середовища

де  - діелектрична проникність середовища,  - магнітна проникність. В оптичній області спектра для всіх речовин  1, тому

З формули (186.1) виявляються деякі протиріччя з досвідом: величина n, будучи змінною, залишається в той же час рівною певній постійній . Крім того, значення n, одержувані з цього виразу, не узгоджуються з дослідними значеннями. Проблеми пояснення дисперсії світла з погляду електромагнітної теорії Максвелла усуваються електронною теорією Лоренца. Теоретично Лоренца дисперсія світла сприймається як результат взаємодії електромагнітних хвиль із зарядженими частинками, які входять до складу речовини і здійснюють вимушені коливання змінному електромагнітному полі хвилі.

Застосуємо електронну теорію дисперсії світла для однорідного діелектрика, припустивши формально, що дисперсія світла є наслідком залежності  від частоти  світлові хвилі. Діелектрична проникність речовини, за визначенням (див. (88.6) та (88.2)), дорівнює

де { - діелектрична сприйнятливість середовища,  0 - електрична постійна, Р -миттєве значення поляризованості. Отже,

тобто. залежить від Р. У разі основне значення має електронна поляризація, тобто. вимушені коливання електронів під дією електричної складової поля хвилі, так як для орієнтаційної поляризації молекул частота коливань у світловій хвилі дуже висока (  1015 Гц).

У першому наближенні можна вважати, що вимушені коливання здійснюють лише зовнішні, найбільш слабко пов'язані з ядром електрони. оптичні електрони.Для простоти розглянемо коливання лише одного оптичного електрона. Наведений дипольний момент електрона, що робить вимушені коливання, дорівнює р = ех,де е- Заряд електрона, х -зміщення електрона під впливом електричного поля світлової хвилі. Якщо концентрація атомів у діелектриці дорівнює n 0 , то миттєве значення поляризованості

З (186.2) та (186.3) отримаємо

Отже, завдання зводиться до визначення зміщення хелектрона під дією зовнішнього поля е.Поле світлової хвилі вважатимемо функцією частоти , тобто таким, що змінюється за гармонічним законом: Е = Е 0 cos t.

Рівняння вимушених коливань електрона (див. §147) для найпростішого випадку (без урахування сили опору, що обумовлює поглинання енергії падаючої хвилі) запишеться у вигляді

де т, -маса i-го заряду.

З виразів (186.8) та (186.9) випливає, що показник заломлення nзалежить від частоти  зовнішнього поля, тобто отримані залежності дійсно підтверджують явище дисперсії світла, хоч і при зазначених вище припущеннях, які надалі треба усунути. З виразів (186.8) та (186.9) випливає, що в області від  = 0 до  =  0 n 2 більше одиниці та зростає зі збільшенням  (Нормальна дисперсія); при  =  0 n 2 = ±; в області від  =  0 до  = n 2 менше одиниці та зростає від –до 1 (нормальна дисперсія). Перейшовши від n 2 до n, отримаємо, що графік залежності nвід  має вигляд, зображений на рис. 270. Така поведінка nпоблизу  0 - результат припущення про відсутність сил опору під час коливань електронів. Якщо взяти до уваги і це обставина, то графік функції n( ) поблизу  0 задасться штриховою лінією АВ.Область АВ -область аномальної дисперсії ( nспадає при зростанні  ), інші ділянки залежності nвід  описують нормальну дисперсію ( nзростає із зростанням  ).

Російському фізику Д. С. Різдвяному (1876-1940) належить класична робота з вивчення аномальної дисперсії у парах натрію. Він розробив інтерференційний метод для дуже точного вимірювання показника заломлення пари та експериментально показав, що формула (186.9) правильно характеризує залежність nвід  , а також ввів у неї поправку, що враховує квантові властивості світла та атомів.

РОЗДІЛЬНА ЗДАТНІСТЬ(дозволяюча сила) оптичних приладів - величина, що характеризує здатність цих приладів давати роздільне зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна (або кутова) відстань між двома точками, починаючи з якого їх зображення зливаються і перестають бути помітними, зв. лінійною (або кутовою) межею дозволу. Зворотна йому величина служить кількісним заходом Р. с. оптич. приладів. Ідеальне зображення точки як елемента предмета може бути отримано від хвильової сферич. поверхні. Реальні оптич. системи мають вхідні та вихідні зіниці (див. Діафрагма) кінцевих розмірів, що обмежують хвильову поверхню. Завдяки дифракції світла, навіть за відсутності аберацій оптичних системта помилок виготовлення, оптич. система зображує точку монохроматич. світлі у вигляді світлої плями, оточеної поперемінно темними та світлими кільцями. Користуючись теорією, можна обчислити найм. відстань, що дозволяє оптич. системою, якщо відомо, за яких розподілах освітленості приймач (око, фотошар) сприймає зображення окремо. Відповідно до умови, введеної Дж. У. Релеєм (J. W. Rayleigh, 1879), зображення двох точок можна бачити окремо, якщо центр дифракції. плями кожного їх перетинається з краєм першого темного кільця іншого (рис.).

Розподіл освітленості Eу зображенні двох точкових джерел світла, розташованих так, що кутова відстань між максимумами освітленості Df дорівнює кутовій величині радіусу центральної дифракційної плями Dq (Df = Dq - умова Релея).

Якщо точки предмета самосвітяться і випромінюють некогерентні промені, виконання відповідає тому, що найм. освітленість між зображеннями точок, що дозволяться, складе 74% від освітленості в центрі плями, а кут. відстань між центрами дифракції. плям (максимумами освітленості) визначиться виразом Df = 1,21l/ D, де l - довжина хвилі світла, D- Діаметр вхідної зіниці оптич. системи. Якщо оптич. система має фокусну відстань /, то лінійна величина межі дозволу d = 1,21l f/D. Межу дозволу телескопів та зорових труб виражають у кут. секундах і визначають ф-ле d = 140/ D(при l = 560 нм та Dв мм) (про Р. с. мікроскопів див. ст. Мікроскоп). Наведені ф-ли справедливі точок, що є осі ідеальних оптич. приладів. Наявність аберацій та помилок виготовлення знижує Р. с. реальних оптич. систем. Р. с. реальної оптич. системи падає також під час переходу від центру поля зору до його країв. Р. с. оптич. приладу Rоп, що включає комбінацію оптич. системи та приймача (фотошар, катод електронно-оптичного перетворювачата ін), пов'язана з Р. с. оптич. системи R ocта приймача Rп наближеною ф-лою

Роздільна здатність оптичних приладів роздільна здатність оптичних приладів

характеризує їхню здатність давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Через дифракцію світла зображення точки - кружок (світла пляма, оточена кільцями). Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються, називається лінійною або кутовою межею роздільної здатності. Кількісним мірою Роздільна здатність зазвичай служить зворотна величина. Роздільна здатність приладу може бути оцінена за його апаратною функцією.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "роздільна здатність оптичних приладів" в інших словниках:

Сучасна енциклопедія

Роздільна здатність- оптичних приладів, що характеризує їх здатність давати роздільні зображення двох близько розташованих точок. З-за дифракції світла зображення точки являє собою не строго точку, а кружок (світла пляма, оточена кільцями). Найменше … Ілюстрований енциклопедичний словник

Оптичних приладів характеризує їхню здатність давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. З-за дифракції світла зображення точки кружок (світла пляма, оточена кільцями). Найменше лінійне або кутове. Великий Енциклопедичний словник

- (дозволяюча сила) оптичних приладів, характеризує здатність цих приладів давати роздільне зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна (або кутова) відстань між двома точками, починаючи з якої їх… Фізична енциклопедія

Роздільна здатність (дозволяюча сила) оптичних приладів, характеризує здатність цих приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з …

Роздільна здатність- (роздільна сила) оптичних приладів (об'єктивів), характеризує здатність цих приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з… … Енциклопедичний словник ЗМІ

I Роздільна здатність (дозволяюча сила) оптичних приладів, характеризує здатність цих приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома… … Велика Радянська Енциклопедія- 1) оптичних приладів здатність давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якого їх зображення зливаються, називається лінійною або ... Криміналістична енциклопедія

Спектрографи та спектрометри. Спектральний прилад є будь-яким випромінюванням у вигляді сукупності монохроматичних хвиль. Будь-яка точка предмета внаслідок дифракції відображається у вигляді центральної світлої плями, оточеної темними і світлими кільцями, що чергуються; радіус плями залежить від відносних розмірів лінз оптичної системи.

У ряді спектральних приладів використовується дисперсія показника заломлення призм (лекція 1), що призводить до просторового поділу монохроматичних компонент випромінювання: де кут падіння для випромінювання з довжиною хвилі кут падіння аналізованого світла.

Критерій Релея- два довколишніх однакових точкових джерела або дві довколишні спектральні лінії з рівними інтенсивностями умовно вважаються повністю дозволеними (спостерігаються порізно), якщо максимум інтенсивності одного джерела (лінії) збігається з першим мінімом інтенсивності іншого (рис. а).

При виконанні критерію Релея інтенсивність «провалу» між максимумами становить 80% інтенсивності в максимумі, що є достатнім для дозволу ліній і . Якщо критерій Релея порушено, спостерігається одна лінія (рис.b).

1. Роздільна здатність об'єкта.Якщо об'єктив падає світло від двох віддалених точкових джерел S 1 і S 2(наприклад, зірок) з деяким кутовим відстанню , то внаслідок дифракції світлових хвиль на краях діафрагми, що обмежує об'єктив, в його фокальній площині замість двох точок спостерігаються максимуми, оточені темними і світлими кільцями, що чергуються. Дві прилеглі зірки, що спостерігаються в об'єктиві в моно-хроматичному світлі, можна розв'язати, якщо кутова відстань між ними

, (16.1)

де - Довжина хвилі світла, D- Діаметр об'єктиву.

Роздільна здатність(дозволяючою силою) об'єктивуназивається величина (16.2)

де - Найменша кутова відстань між двома точками, при якому вони ще дозволяються оптичним приладом. При виконанні критерію Релея, кутова відстань між точками має дорівнювати :

Отже, роздільна здатність об'єктива (16.4)

Тобто. для збільшення роздільної здатності оптичних приладів потрібно або збільшити діаметр об'єктива, або зменшити довжину хвилі. Для спостереження більш дрібних деталей предмета використовують ультрафіолетове випромінювання, а отримане зображення в даному випадку спостерігається за допомогою флуоресцентного екрану або фіксується на фотопластинці.

Ще більшу роздільну здатність можна було б отримати за допомогою рентгенівського випромінювання, але воно має велику проникаючу здатність і проходить через речовину не заломлюючись; неможливо створити заломлюючі лінзи. Потоки електронів (при певних енергіях) мають приблизно таку ж довжину хвилі, як і рентгенівське випромінювання. Тому електронний мікроскоп має дуже високу роздільну здатність.

Роздільна здатність спектрального приладуназивають безрозмірну величину (16.5)

де - Абсолютне значення мінімальної різниці довжин хвиль двох сусідніх спектральних ліній, при якій ці лінії реєструються окремо.

Встановлення довжин хвиль досліджуваного випромінювання в спектральних приладах найчастіше проводиться шляхом порівняння довжин хвиль двох близьких спектральних ліній (одна з яких належить еталонної речовини або випромінювання). Положення спектральної лінії задається кутом, що визначає напрямок променів.

Кутовою дисперсією (16.6) , де - Кутова відстань між двома лініями (різниця в кутах на виході з призми або решітки для двох променів з довжинами хвиль і )

Лінійною дисперсієюспектрального приладу називається величина (16.7) , де - Лінійне відстань між лініями, що розрізняються по довжинах хвиль на .

2. Роздільна здатність дифракційної решітки.У спектральних приладах з дифракційними гратами положення спектральних ліній на площині спостереження дається умовою максимумів. Нехай максимум т-гопорядку для довжини хвилі спостерігається під кутом , тобто згідно (14.6), . При переході від максимуму до сусіднього мінімуму різниця ходу змінюється на (14.7), де число щілин решітки. Отже, мінімум, що спостерігається під кутом, задовольняє умові . За критерієм Релея, тобто, або . Оскільки близькі між собою, тобто, то,

Таким чином, роздільна здатність дифракційної решітки пропорційна порядку тспектрів та числу Nщілин, тобто при заданому числі щілин збільшується при переході до спектрів вищих порядків. Сучасні дифракційні решітки мають досить високу вирішальну здатність (до 2?10 5).

Кутова дисперсія дифракційної решітки: ,де становище m-го максимуму.