ความละเอียดเชิงแสง

ความละเอียดเชิงแสง (optical resolution) คือความสามารถในการวัดหรือแยกแยะวัตถุด้วยอุปกรณ์ เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เชิงแสง เช่น กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ เกรตติงการเลี้ยวเบน ฯลฯ

คำนิยามในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง 
ความละเอียดเชิงแสงในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงนิยามโดยใช้สองจุด จากสมมติฐานว่าแหล่งกำเนิดแสงในอุดมคติของแสงขนานตรงที่ไม่มีการแทรกสอดกันนั้นถูกฉายมา โดยอาจใช้คำจำกัดความของเรย์ลี หรืออับเบอ ในการคำนวณความละเอียดของภาพ โดยยึดค่าที่ความยาวคลื่น 550 นาโนเมตร (แสงสีเขียว) เป็นหลัก โดยค่ายังขึ้นอยู่กับค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขด้วย

ความละเอียดของเรย์ลี 
ให้ค่าความยาวคลื่นของแสงเป็น λ, ค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุเป็น NA, ค่าดรรชนีหักเหของตัวกลางระหว่างวัตถุกับเลนส์ใกล้วัตถุเป็น n และ ค่ามุมสูงสุดที่ทำกับแกนเชิงแสงของลำแสงที่ฉายจากวัตถุเข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุเมื่อมุมสูงสุดเป็น θ แล้ว ความละเอียดเชิงแสง δ ของแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดสองจุดตามคำจำกัดความของเรย์ลีจะคำนวณได้ดังนี้

ความละเอียดของอับเบอ 
นิยามโดยแอ็นสท์ อับเบอในปี 1873

ความละเอียดของฮอปคินส์ 
ในความเป็นจริงเราต้องการค่าคงตัวที่แตกต่างกันไปตามสถานะการส่องสว่าง K โดยจะได้ว่า

 

ถ้านำไปใช้กับแสงที่มองเห็นได้ เมื่อ K = 0.5  จะได้ว่า

 

เราสามารถได้ความละเอียดเชิงแสงประมาณ 0.2 μm โดยใช้เลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยาย 100 เท่า สำหรับแสงที่มองเห็นได้ อย่างไรก็ตาม หากว่ากันโดยละเอียดแล้ว นี่ไม่ใช่ขีดจำกัด เนื่องจากค่าสูงสุดของความละเอียดเชิงแสงจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับสภาพแสง ประสิทธิภาพของเลนส์ และ วัสดุที่ใช้ แม้ว่าบางครั้งจะใช้ขีดจำกัดการเลี้ยวเบน ของเลนส์ในความหมายเดียวกับความละเอียดเชิงแสง แต่ก็ไม่ใช่คำจำกัดความที่ถูกต้องของความละเอียด

คำนิยามในกล้องโทรทรรศน์ 
ค่าความละเอียดเชิงแสงในกล้องโทรทรรศน์ นิยามโดยค่ามุมที่เล็กที่สุดที่แยกแยะจุด 2 จุด เช่น ดาว 2 ดวง โดยตามการคำนวณของเรย์ลี จะได้ว่าความละเอียดเชิงแสง  คือ

โดย  คือความยาวคลื่นของแสง  คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ใกล้วัตถุ ความละเอียดเชิงแสงทางทฤษฎีของกล้องโทรทรรศน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเลนส์ใกล้วัตถุ 100 มม. คือประมาณ 1.3" ซึ่งสอดคล้องกับระยะทางประมาณ 2.4 กม. บนพื้นผิวดวงจันทร์เมื่อมองจากพื้นดิน

คำนิยามในสเปกโทรสโกปี 
ในสเปกโตรมิเตอร์ ค่าความละเอียดเชิงแสงใช้อธิบายถึงความสามารถในการแยกเส้นสเปกตรัมที่อยู่ติดกันสองเส้น นิยามโดย

โดย  คือความแตกต่างระหว่างความยาวคลื่น 2 ค่าที่สามารถแยกแยะได้ และ  คือความยาวคลื่นเฉลี่ยระหว่าง 2 ค่านั้น

คำนิยามในเกรตติงการเลี้ยวเบน 
ความละเอียดเชิงแสงเกรตติงการเลี้ยวเบน  เท่ากับผลคูณของจำนวนเส้นเกรตติง  และอันดับการเลี้ยวเบน

คำนิยามในปริซึม 
ความละเอียดเชิงแสงของปริซึม คือผลคูณของความยาวของฐานของปริซึม  และค่าการกระจาย

อ้างอิง 

ทัศนศาสตร์