Optilise süsteemi eraldusvõime mõjutab ava, fookuskaugus ja detektor, kuid erinevad parameetrid mängivad erinevatel tasanditel juhtivat rolli.
- Teoreetiline resolutsioon
Peamiselt määrake ava (difraktsiooni piir). Rayleighi kriteeriumi kohaselt määratakse optilise süsteemi teoreetiline nurk eraldusvõime avaga (D) ja valem on:
Kus λ on valguse lainepikkus. Mida suurem on ava, seda väiksem on minimaalne nurkkiidus, mida saab lahendada. Näiteks on teleskoobi teoreetiline eraldusvõime läbimõõduga 1 meeter nähtava valguse jaoks (λ =550 nm) umbes 0. 14 Arcseconds. Hubble teleskoobi (2,4m) teoreetiline eraldusvõime on umbes 0.
Rayleighi kriteerium: Kujutise optilises süsteemis on lahendamisvõimsus võime mõõta kahe külgneva objekti pilti. Difraktsiooni tõttu ei ole süsteemi moodustatud pilt enam ideaalne geomeetriline pilt, vaid teatud suurusega koht (õhuline ketas). Kui kaks objektipunkti on liiga lähedal ja nende laigud kattuvad, võib kahe objektipunkti pilte eristada. See tähendab, et optilises süsteemis on eraldusvõime piir, mis tavaliselt võtab Rayleighi väljapakutud kriteeriumi vastu: kui ühe õhulise ketta keskpunkt langeb kokku teise õhulise ketta esimese astme tumeda rõngaga, saab eristada vaid kahte pilti.
- fookuspikkus ja ruumiline eraldusvõime
Teisendage nurga eraldusvõime pildistasandiks ja fookuskaugus (F) teisendab nurga eraldusvõime detektori joone eraldusvõimeks (ühik: m/piksl):
Mida pikem on fookuskaugus, seda suurem on joone eraldusvõime sama nurga eraldusvõimele. Näiteks süsteemi jaoks, mille fookuskaugus on 12 meetrit, kui nurga eraldusvõime on 0. 1 Arcsecon, on lineaarne eraldusvõime umbes 5,8 mikronit. Kuid fookuskaugus ei mõjuta teoreetilist nurga eraldusvõimet, vaid määrab ainult pildiskaala, see tähendab, kui palju pikslit esimese sektsiooni teoreetilist eraldusvõimet on jaotatud. Kui piksli suurus on fikseeritud, seda pikem on fookuskaugus, seda rohkem piksleid hõivab sama objekt sama eraldusvõimega teleskoobi detektoris. Kuid mida pikem on fookuskaugus ja mida väiksem on suhteline ava, seda vähem kogub optiline süsteem samast objektist. Sel ajal peab detektori signaali-müra suhe olema kõrge ja integreeritud pikka aega. Seetõttu piirab fookuskaugust ka detektor.
- detektor
Tegeliku eraldusvõimega "lagi" detektori piksli suurus ja proovivõtu kiirus mõjutavad otseselt saavutatavat eraldusvõimet. Piksli suuruse piirang: kui detektori piksli suurus on suurem kui süsteemi rea eraldusvõime, ei saa üksikasju eristada. Näiteks kui liini eraldusvõime on 5 mikronit ja piksli suurus 10 mikronit, piirab tegelikku eraldusvõimet detektor. Nyquist proovivõtmise teoreem: sihtmärgi täielikuks analüüsimiseks peaks piksli suurus olema väiksem kui 1/2 rea eraldusvõimest.
Need on kaks sagedust, millest me optilise kujunduse korral sageli räägime, üks on nyquisti piirsagedus ja teine optiline piirsagedus.
- Kokkuvõte
Eraldusvõime teoreetiline piir määratakse ava abil (difraktsiooni piirmäär), kuid tegelikku eraldusvõimet piirab atmosfääri turbulents (maapealne süsteem), optiline aberratsioon, fookuse pikkuse sobitamine ja detektori jõudlus.
Teaduse ja tehnoloogia areng on teaduslike uurimisinstrumentide edenemisest lahutamatu.
