aalto-optiikka

Selite Kun valo osuu kohteisiin, joiden koko on paljon aallonpituutta suurempi, valon käyttäytyminen voidaan laskea yksinkertaisen geometrisen optiikan avulla. Kun valon kulkuun vaikuttavat kohteet ovat samaa suuruusluokkaa kuin aallonpituus tai vain hieman suurempia, valon aaltoluonne täytyy ottaa huomioon, mikä johtaa huomattavasti mutkikkaampaan matematiikkaan.

Aaltoluonteesta seuraa valon taipumista "kulman ympäri", mikä täytyy muistaa, kun tarkastellaan valon jakauman pieniä yksityiskohtia. Esimerkiksi kaukoputken muodostama kuva pistemäisenä näkyvästä kohteesta (kuten tähdestä) ei ole piste, vaan melko monimutkainen kuvio, jonka koko riippuu valon aallonpituuden ja kaukoputken objektiivin läpimitan suhteesta. Myös valon kulkutiellä olevat esteet, kuten peilikaukoputken apupeilin kannattimet, aiheuttavat omia piirteitään kohteesta muodostuvaan kuvaan.

Ylläolevassa kuvassa vasemmalla olevan kuvan valo saapuu reiän lävitse oikealla olevalle varjostimelle tai valokuvausfilmille. Valonsäde voi kulkea äärettömän monta eri reittiä, joista kuvaan on piirretty kolme. Matkat näitä reittejä pitkin ovat erilaiset, joten eri teitä kulkeneet säteet tulevat perille hieman eri vaiheissa. Vaiheista riippuen säteet voivat vahvistaa tai heikentää toisiaan. Säteilyn määrä tietyssä pisteessä saadaan laskemalla yhteen kaikkia eri reittejä kulkeneiden säteiden vaiheet.

Kirkkausjakauma filmillä voidaan laskea Fresnelin diffraktion avulla. Samalla tavoin voidaan laskea myös, mitä tapahtuu tähden tai asteroidin peittyessä Kuun taakse.

Fresnelin diffraktio johtaa melko työläisiin laskuihin. Jos eri reittien pituudet poikkeavat toisistaan vain vähän, matematiikkaa voidaan yksinkertaistaa. Silloin puhutaan Fraunhoferin diffraktiosta. Tarkkaan ottaen se pätee vain, jos ylläolevan kuvan kohde ja filmi ovat äärettömän kaukana reiästä. Käytännössä esimerkiksi kaukoputen erotuskyky lasketaan juuri Fraunhoferin diffraktion avulla.

Valon interferenssin vuoksi kaksi valonsädettä voi joko vahvistaa tai heikentää toisiaan. Tätä käytetään hyväksi interferometreissä ja interferenssisuotimissa.

Erikieliset vastineet

wave optics

englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 19.4.2024: Tähtitiede:aalto-optiikka. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:aalto-optiikka.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →