应用光学-衍射极限系统

如果光学系统将发散球面波转换为会聚球面波，则该系统被称为衍射极限系统。在这种情况下，光学系统没有像差。从物理光学的角度来看，由于孔径光阑的直径是有限的，因此只有孔径内的一部分球面波通过光学系统，从而导致信息丢失。结果，会聚波的中心不再是一个点，而是一个艾里盘。

从上图中可以看出，艾里斑的中心是一个明亮的圆形斑点，周围是一系列较弱的交替的明暗同心环。使用第一个暗环作为艾里斑扩散的度量，我们可以得到:

在上式中，NA是数值孔径，F是f数。一种具有小视场和孔径的光学系统，经过精确设计和精心制造，其性能接近衍射极限系统，被称为近衍射极限系统。

例如，20X平面消色差显微镜物镜的光学系统。如下所示，

其点扩散函数 (PSF) 如下:

模糊斑点的大小非常接近艾里斑的大小，表明该显微镜物镜的性能接近衍射极限。这意味着物镜能够以最小的像差分辨精细的细节，并且其成像质量主要受到衍射而不是透镜设计或制造中的缺陷的限制。

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