빛의 파동 특성으로 인해 발생하는 또 다른 현상은 회절입니다.
대체로 이 효과는 빛이 장벽 뒤의 그림자 영역으로 전파되는 것을 설명합니다. 광선 모델에 따르면 이러한 섹터에 도달할 수 없지만 실제로는 새로운 구형파가 광선의 접촉점에서 형성되기 때문에 Huygens-Fresnel 원리의 결과로 빛의 전파가 발생합니다. 그림 1과 같이 입사 파면과 장벽 가장자리에 형성된 새로운 구형파의 중첩은 보강간섭과 상쇄간섭을 일으키고 최종적으로 회절무늬를 형성하게 됩니다.
그림 1. Airy 디스크 직경 DAiry의 정의를 포함하여 회절 및 간섭으로 인한 Airy 디스크 형성의 시각화.
이 패턴의 모양은 입사광이 통과한 구경의 기하학적 구조에 따라 달라집니다. 그림 1에서 원형 조리개를 따르는 회전 대칭 회절 패턴이 예로 표시됩니다. 이 간섭 패턴은 일반적으로 소위 Airy disc로 알려져 있습니다.
이는 고전적인 이미징 광학 시스템의 설계 및 평가에 매우 중요합니다. 따라서 검출기에서 이미지화되는 물체 포인트는 광선 광학에서 제안한 것처럼 무한한 작은 점이 아니라 강도 최대 및 최소를 갖는 Airy 디스크로 제공됩니다. 이 패턴의 직경 D Airy는 첫 번째 강도 최소값의 직경으로 주어지며 다음 식에 따라 계산할 수 있습니다.
여기서 λ는 빛의 파장, f는 이미징 광학 시스템의 초점 거리, Dstop은 조리개 직경입니다. 이 직경은 분해능의 물리적 한계를 제공하기 때문에 매우 중요합니다.
이론적으로 Airy 디스크 직경보다 작은 직경의 이미지 포인트를 생성하는 광학 시스템을 회절 제한 시스템이라고 합니다. 또한 그림 1.7과 같이 해당 디스크 사이의 거리가 Airy 디스크 직경의 절반 이상인 경우 두 개의 이미지 지점을 명확하게 구분할 수 있습니다.
그림 2. 레일리 기준의 시각화.
이 규칙은 Rayleigh 기준으로 알려져 있습니다. 하나의 Airy 디스크의 첫 번째 강도 최소값이 다른 디스크의 기본 최대값과 일치하면 충족됩니다.
따라서 회절 관련 현상을 고려하는 것은 이미징 광학 시스템 설계에 있어 매우 중요합니다.
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