Resolusi sistem optik dipengaruhi oleh aperture, panjang fokus dan pengesan, tetapi parameter yang berbeza memainkan peranan utama pada tahap yang berbeza.
- Resolusi teoritis
Terutamanya ditentukan oleh aperture (had difraksi). Menurut kriteria Rayleigh, resolusi sudut teori sistem optik ditentukan oleh aperture (d), dan formula adalah:
Di mana λ adalah panjang gelombang cahaya. Semakin besar aperture, semakin kecil jarak sudut minimum yang dapat diselesaikan. Sebagai contoh, resolusi teoretikal teleskop dengan diameter 1 meter untuk cahaya yang kelihatan (λ =550 nm) adalah kira -kira 0. 14 arcseconds. Resolusi teoretikal teleskop Hubble (2.4m) adalah kira -kira 0. 0 5 arcsec, manakala teleskop James Webb (6.5m) boleh mencapai 0.02 arcsec.
Kriteria Rayleigh: Dalam sistem optik pengimejan, kuasa penyelesaian adalah keupayaan untuk mengukur imej dua objek bersebelahan. Oleh kerana difraksi, imej yang dibentuk oleh sistem tidak lagi menjadi imej titik geometri yang ideal, tetapi tempat (cakera lapang) dengan saiz tertentu. Apabila dua titik objek terlalu dekat dan tempat mereka bertindih, mungkin mustahil untuk membezakan imej dua titik objek. Iaitu, terdapat batas resolusi dalam sistem optik, yang biasanya mengamalkan kriteria yang dicadangkan oleh Rayleigh: apabila pusat satu cakera lapang bertepatan dengan cincin gelap urutan pertama cakera lapang lain, hanya dua imej yang dapat dibezakan.
- panjang fokus dan resolusi spatial
Tukar resolusi sudut ke satah pengimejan, dan panjang fokus (f) menukarkan resolusi sudut ke resolusi garis pada pengesan (unit: m/piksel):
Semakin panjang fokus, semakin tinggi resolusi garis yang sepadan dengan resolusi sudut yang sama. Sebagai contoh, untuk sistem dengan panjang fokus 12 meter, jika resolusi sudut adalah 0. 1 arcsecond, resolusi linear adalah kira -kira 5.8 mikron. Walau bagaimanapun, panjang fokus tidak menjejaskan resolusi sudut teori, tetapi hanya menentukan skala pengimejan, iaitu, berapa piksel resolusi teoritis di bahagian pertama diedarkan. Jika saiz piksel ditetapkan, semakin lama fokus, lebih banyak piksel akan diduduki oleh objek yang sama pada pengesan teleskop dengan resolusi yang sama. Walau bagaimanapun, semakin lama fokus dan lebih kecil aperture relatif, tenaga yang kurang sistem optik mengumpul dari objek yang sama. Pada masa ini, nisbah isyarat-ke-bunyi pengesan perlu tinggi dan bersepadu untuk masa yang lama. Oleh itu, panjang fokus juga terhad oleh pengesan.
- pengesan
Saiz piksel dan kadar pensampelan pengesan "siling" dengan resolusi sebenar secara langsung mempengaruhi resolusi yang boleh dicapai. Batasan saiz piksel: Jika saiz piksel pengesan lebih besar daripada resolusi garis sistem, butiran tidak boleh dibezakan. Sebagai contoh, jika resolusi garis adalah 5 mikron dan saiz piksel adalah 10 mikron, resolusi sebenar adalah terhad oleh pengesan. Teorem Sampling Nyquist: Untuk menganalisis sepenuhnya sasaran, saiz piksel harus kurang dari 1/2 resolusi garis.
Ini adalah dua frekuensi yang sering kita bicarakan dalam reka bentuk optik, satu adalah kekerapan pemotongan Nyquist dan yang lain adalah kekerapan pemotongan optik.
- Ringkasan
Batasan resolusi teori ditentukan oleh aperture (had difraksi), tetapi resolusi sebenar adalah terhad oleh pergolakan atmosfera (sistem tanah), penyimpangan optik, pencocokan panjang fokus dan prestasi pengesan.
Perkembangan sains dan teknologi tidak dapat dipisahkan dari kemajuan instrumen penyelidikan saintifik.
