Ogib ili difrakcija

Svjetlost ima dva karaktera, ponaša se kao val i kao snop nevjerojatno sitnih čestica, fotona.

Ako svjetlost ima karakteristiku vala onda može djelomično skrenuti iza prepreke. Ta se pojava naziva ogib ili difrakcija. Da bi došlo do difrakcije veličina prepreke i valna dužina svjetla moraju stajati u određenim odnosima. Nas najviše zanima difrakcija na okruglom i približno okruglom otvoru jer takav oblik ima dijafragma (zaslon) foto aparata. U stručnim tekstovima i knjigama koje se bave optikom moguće je naći izvode koji će pokazati da je difrakcija na zaslonu objektiva zanemarivo mala i da nema nikakvu posebnu ulogu u smanjenju kvalitete slike. Pa ipak svaki fotograf zna da će pretjeranim zatvaranjem zaslona smanjiti kvalitetu fotografije. Umjesto kompliciranih izvoda difrakcije poslužimo se pojednostavljenom ali sasvim korektnim načinom računanja moći razlučivanja optičkog instrumenta.

X = a 1,22 L / d

X je minimalna udaljenost između dvije točke za koju još možemo ustanoviti da se radi o dvije točke nakon prolaska slike kroz objektiv, za udaljenosti manju od "X" dvije će točke na slici izgledati kao jedna

a je udaljenost od test točaka do objektiva

d je promjer zaslona

L je valna dužina svjetla

Ako uzmemo da je valna dužina svjetla 600 nm (zeleno svjetlo) dobijemo:

X = a 0,00073 / d (sve vrijednosti izražene u mm)

za udaljenost od objekta snimanja 10 metara (uz hiperfokalnu udaljenost objektiv izoštren na beskonačno) i uz zaslon promjera 2 mm (otprilike f/22 za 50 mm objektiv) X = 3,65 mm, to znači da će vrlo kvalitetni objektiv (koji osim difrakcije nema drugih utjecaja na kvalitetu slike) razlučiti dvije točke koje su međusobno udaljene 3,65 mm.

Uz zaslon promjera 6,3 mm (otprilike f/8 za 50 mm objektiv) razlučit će dvije točke koje su međusobno udaljene 1,1 mm. Vidimo da je razlučivost više nego 3 puta bolja, razlog je u smanjenju difrakcije.

Smanjimo li udaljenost od aparata do objekta snimanja razlučivost raste, tako će isti objektiv iz prethodnog primjera kod udaljenosti od jednog metra razlučiti dvije točke udaljene 0,11 mm. Naravno da difrakcija nije jedini parametar o kojem ovisi razlučivost objektiva no htjeli smo na primjeru idealnog objektiva pokazati kako ona ipak utječe na kvalitetu slike.

Rečeno jednostavnim riječima ogib (ili difrakcija) je pojava odstupanja svjetlosti od širenja po pravcu kad naiđe na prepreku čije se dimenzije ne razlikuju puno od valne duljine svjetlosti koju promatramo. Ogib se javlja na uskim pukotinama, malim otvorima i tankim preprekama (tanka žica, vlakno, kosa ili dlaka), ali se može javiti i na većim tijelima koja imaju oštre rubove kao što su tanki limovi (dijafragma u objektivu), nož, britva, žilet... Posljedica difrakcije je da slika točkastog izvora u sustavu u kojem je prisutna difrakcija ne može biti točka, u najpovoljnijem slučaju kad imamo optički savršeno korigiran sustav ta je slika tzv. figura difrakcije – stručnim rječnikom Airyev disk, kojemu je promjer određen promjerom elementa sustava koji najviše ograničava snop svjetlosti, a promjer diska raste obrnuto proporcionalno promjeru otvora kojim ograničavamo svjetlosni snop.

Objasnimo ovo još jednom, ali jednostavnije – što je promjer zaslona manji promjer diska koji nastaje difrakcijom je veći. Zato zaslon ne možemo zatvarati proizvoljno jer nam razlučivost sustava opada zbog difrakcije.

Druga vrsta difrakcije je difrakcija na rubu listića dijafragme, iako ovo objašnjenje koje ćemo sada dati nije u potpunosti znanstveno sasvim dobro opisuje problem. Ako se po rubu dijafragme javljaju difrakcijski uzorci, kod velikih otvora zaslona njihov udio u ukupnoj količini svjetlosti koja prolazi kroz objektiv i dolazi do senzora ili filma je vrlo mali, no kako smanjujemo otvor zaslona tako njihov udio raste, ponovo imamo pojavu da zatvaranjem zaslona raste efekt difrakcije, odnosno da razlučivost sustava opada.