Оптика: дифракционный предел остался в прошлом

До последнего времени считалось, что угловое разрешение оптических систем естественным и неизбежным образом ограничивается дифракционным пределом - непреодолимым порогом, величина которого определяется апертурой системы.

Чем она - апертура - больше, тем выше угловое разрешение оптической системы - например, телескопа. Стремление улучшить разрешающую способность являлось одним из (наравне с ростом проницающей способности) стимулов, заставлявших учёных создавать всё новые и новые гигантские телескопы - один больше другого.

Ещё на рубеже XXI века было показано, что - теоретически - дифракционный предел может быть преодолён при помощи многоэлементных оптических систем с компонентами, обладающими отрицательным показателем преломления.

Однако создание такой оптики оказалось делом непростым, и первые прототипы стали появляться лишь в последние годы. Об их серийном производстве и использовании в научных, прикладных и специальных целях речь пока не идёт и, вероятно, долго ещё идти не будет.

Но грянул гром. Неожиданно выяснилось, что системы, в принципе лишённые дифракционных ограничений на разрешающую способность, не только реализуемы, но и разработаны ещё полтора столетия назад.

Как сообщает optics.org, Ульф Леонард (Ulf Leonhardt) из университета Святого Андрея (Великобритания) показал, что так называемый "рыбий глаз" Максвелла - особая оптическая система, описанная ещё Джеймсом Клерком Максвеллом в 1854 году, позволяет достигать сколь угодно высокой разрешающей способности.

Как утверждает автор открытия, до сих пор никто не пытался определить дифракционный предел объектива типа "рыбий глаз" теоретически. И зря - как оказалось теперь, максвелловский "рыбий глаз" дифракционных ограничений не имеет и может давать сколь угодно высокое разрешение даже без использования материалов с отрицательным показателем преломления.

Масштабы нового открытия, если оно будет подтверждено и сможет найти применение в оптике, велики и пока не могут быть предугаданы. Открывается перспектива создания компактных астрономических инструментов сверхвысокого разрешения - например, для исследований Луны и планет, далёких звёзд и внегалактической астрономии.

Откроются новые перспективы для оптических систем боевого и специального назначения - например, лазерных противоракетных систем и широкополосных, высоко защищённых средств связи.

Возрастёт пространственное разрешение систем дистанционного зондирования Земли - например, спутниковых.

Более подробный рассказ о новом открытии будет представлен на портале Исследования и разработки – R&D.CNews.