موضوع مقاله: تفکیک زاویه‌ای | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تفکیک زاویه‌ای | مقدمه: در فیزیک و علوم مربوط به زمین‌شناسی، عبارت تفکیک فضایی به دقت اندازه‌گیری نسبت به فضا اشاره دارد. | ## بخش 1: تفکیک زاویه‌ای | توضیحات تفکیک تصویری یک سیستم به علت ۲ پدیدهٔ بیراهش یا پراش که باعث تاری تصویر می‌شود محدود می‌شود. بیراهش نوری به کمک هندسه ی اپتیکی توضیح داده می‌شود و با افزایش کیفیت اپتیکی و متعاقباً قیمت وسیله این مشکل حل می‌شود. از طرف دیگر پدیدهٔ پراش از خاصیت موجی بودن نور ناشی می‌شود و به وسیله عدسی عناصر نوری تعیین می‌شود. نورهایی که از لنز رد می‌شوند با یکدیگر تداخل می‌کنند و یک الگوی پراش دایره ای شکل ایجاد می‌کند که اگر جبههٔ موج نور آمده کروی باشد به الگوی هوایی (airy pattern) معروف است. اثر متقابل ۲ پدیدهٔ بیراهش و پراش را می‌توان با تابع نقطه گستر (پی‌اِس‌اِف) توصیف کرد. هر چه عدسی لنز باریک‌تر باشد احتمال اینکه پی‌اِس‌اِف بر بیراهش غلبه کند بیشتر می‌شود. عدد ۱٫۲۲۰ از محاسبهٔ موقعیت اولین حلقهٔ تاریک محاط شده در دیسک هوایی مرکزی پراش بدست می‌آید. ضابطهٔ رایلی شبیه حد تجربی تفکیک ای، که قبل تر فضانورد انگلیسی ویلیام روتر داوز (W.R.Dawes) که مشاهدات انسانی را روی ستاره‌هایی با روشنایی برابر تست می‌کرد کشف کرد، می‌باشد. | ## بخش 2: تفکیک زاویه‌ای | محاسبه ای که از دیسک هوایی به عنوان پی‌اِس‌اِف استفاده می‌کند نشان می‌دهد که در حد داوز(Dawes' limit) قوس ۵٪ بین دو ماکسیمم وجود دارد، در حالیکه در ضابطهٔ رایلی قوس ۲۶٫۳٪ هست. در فنون‌های پردازش تصویر نوین مانند پی‌اِس‌اِف‌ها، اجازه می‌دهند resolution باینری‌ها حتی فاصله زاویه‌ای کمتری هم داشته باشند. تفکیک زاویه‌ای می‌تواند با زیاد کردن زاویه (به رادیان) با فاصله ای که جسم دارد، به تفکیک فضایی، Δℓ، تبدیل شود. یک تلسکوپ نوری ممکن است دارای وضوح زاویه‌ای کمتر از یک آرک ثانیه باشد، اما مشاهده نجومی و سایر اثرات جوی باعث می‌شود رسیدن به این نقطه بسیار سخت شود. وضوح زاویه‌ای R یک تلسکوپ، معمولاً می‌تواند توسط رابطهٔ زیر تخمین زده شود: که در آن طول‌موج تابش مشاهده شده، و D قطر عدسی تلسکوپ است. به عنوان مثال، برای نور زرد با طول‌موج ۵۸۰ نانومتر، برای یک وضوح ۰٫۱ آرک ثانیه‌ای، ما نیاز به D برابر با ۱٫۲ متر داریم. برای انجام تصویربرداری سنتز روزنه، به تعداد زیادی از تلسکوپ نیاز است در یک ترتیب ۲ بعدی با دقت ابعادی بیشتر از یک قطعه (0.25x) از وضوح تصویر مورد نیاز، قرار گرفته‌اند. وضوح زاویه‌ای R یک ترتیب تداخل سنج، معمولاً می‌تواند توسط رابطهٔ زیر تخمین زده شود: که در آن λ، طول‌موج تابش مشاهده شده، و B طولِ حداکثر تفکیک فیزیکی تلسکوپ در آن ترتیب است، که خط پایه نامیده می‌شود. | ## بخش 3: تفکیک زاویه‌ای | به عنوان مثال، برای ایجاد یک تصویر در نور زرد با طول‌موج ۵۸۰ نانومتر، برای وضوح ۱ میلی آرک ثانیه، ما نیاز داریم تلسکوپ‌ها در تربیت ۱۲۰ متر در ۱۲۰ متری با دقت ابعادی بیشتر از ۱۴۵ نانومتر قرار گیرند. میکروسکوپ وضوح R (در اینجا به عنوان فاصله اندازه‌گیری می‌شود، با وضوح زاویه‌ای از بخش قبلی اشتباه گرفته نشود) به دیافراگم زاویه‌ای α وابسته است: که در اینجا NA، روزنه عددی است، θ نیمی از زاویه α لنز است، که بستگی به قطر لنز و فاصله کانونی آن دارد، n شاخص بازتاب از محدوده بین لنز و نمونه است و λ طول‌موج نور روشنایی یا نور خارج شده (در میکروسکوپ فلورسانس) از نمونه است. به این ترتیب، NAها برای هر دو مورد اشیا و کندانسور باید هم اندازهٔ حداکثر وضوح ممکن باشد. در صورتی که هر دو NA یکسان هستند، معادله ممکن است به شکل زیر کاهش یابد: که نزدیک به ۲۰۰ نانومتر است. اشیای غوطه ور در روغن می‌توانند مشکلات کاربردی داشته باشند، به دلیل عمق کم میدان و فاصله بسیار کوتاه کاری، که به دلیل استفاده از پوشش بسیار نازک (۰٫۱۷ میلی‌متر) یا در میکروسکوپ معکوس، به علت استفاده از ظروف نازک ته شیشه‌ای پتری دیش، ایجاد می‌شود. با این حال، وضوح‌های کمتر از این حد نظری را می‌توان با استفاده از میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده بدست آورد. اینها شامل میدان‌های نوری نزدیک (میکروسکوپ نوری اسکن‌کنندهٔ میدان-نزدیک) یا یک روش پراش به نام میکروسکوپی 4Pi STED است. | ## جمع‌بندی | علاوه بر اینکه میکروسکوپی فتواکتیوی محلی شده می‌تواند ساختارهای آن اندازه را به ما بدهد، همچنین قادر به ارائه اطلاعات در جهت z (سه بعدی) می‌باشد.