Все мы узнали, что фокусное расстояние плоских зеркал считается бесконечным, так как радиус кривизны бесконечен. Однако представьте себе такой сценарий: у вас есть идеально плоское (никто не сердится, это теоретически) плоское зеркало, и Земля тоже идеально плоская (теоретически). Если бы вы посмотрели в это зеркало в телескоп (представьте, что он достаточно мощный), смогли бы вы видеть так далеко, как хотели бы, как если бы вы смотрели в реальность? Я знаю, что сферические апертуры ограничены критерием лорда Рэлея (ведь столько фотонов можно записать на поверхность), так ограничиваются ли этим и плоские зеркала? Если это так, то мы должны называть фокусное расстояние плоского зеркала чем-то, кроме бесконечности, верно?
Фокусное расстояние — это понятие в геометрической оптике, которое четко определено только в той мере, в какой свет (или другое излучение) может быть аппроксимирован световыми лучами. Обычно для этого требуется, чтобы длина волны была намного короче типичных геометрических размеров эксперимента.
Более того, чтобы фокусное расстояние было точно определено, световые лучи, идущие по разным путям, должны сходиться в одной точке — фокусе. Параллельные световые лучи можно рассматривать как предел световых лучей, сходящихся в удаленной точке. , поэтому фокусное расстояние, связанное с параллельными световыми лучами (даже после того, как они проходят через линзы или зеркала), бесконечно.
Критерий лорда Рэлея представляет собой неравенство, указывающее, когда становятся важными волновые явления, такие как дисперсия. Но когда они становятся важными, это как раз тот момент, когда световые лучи перестают сходиться к четко определенной точке или вообще перестают существовать, потому что их необходимо заменить полноценным волновым описанием волны. Вот почему фокус перестает быть однозначно четким или полностью ломается геометрическая оптика. В любом случае изображения неизбежно становятся размытыми, а фокусное расстояние становится нечетким.
Фокусное расстояние некоторых зеркал рассчитывается в предположении, что соответствующая длина волны света достаточно мала (например, намного меньше апертуры и т. д.) и проблем с дисперсией вообще не возникает. Можно представить себе сверхкоротковолновый свет в каждом оптическом устройстве (напомним, что длина волны видимого света составляет около половины микрона, что достаточно мало для большинства телескопов, апертур и т. д.). Когда это условие перестает быть справедливым, нужно отказаться от всех этих понятий, таких как «фокус» и «фокусное расстояние». Они становятся плохо определенными, а не приобретают какое-то конкретное иное значение. Фокусное расстояние количественно определяет, где находится четкое изображение (пересечение) лучей от очень удаленного объекта; он не определяет, где изображение становится размытымили как далеко можно надежно что-то увидеть.
НРС3