Материал к уроку

Сколько лучей у солнечного блика?

Оптические приборы (кино- и фотоаппараты, телескопы, микроскопы и т.п.) всегда искажают изображаемые объекты. Например, на фотографиях ярких ламп, вспышек электросварки или солнечных бликов эти яркие объекты часто окружены симметрично расходящимися лучами. Если таких объектов несколько, то число расходящихся лучей и их ориентация одинаковы. Причиной является дифракция света – способность электромагнитных волн огибать границы препятствий и проникать в области геометрической тени. В оптических приборах дифракция происходит, как правило, на краях диафрагмы, используемой для изменения освещённости и глубины резкости изображений. Чаще всего диафрагма состоит из нескольких заходящих друг за друга тонких непрозрачных серповидных пластинок-лепестков, образующих отверстие в виде правильного многоугольника. Вращая диафрагменное кольцо объектива и связанные с ним рычаги, можно изменять размер этого отверстия. Такую диафрагму называют ирисовой, т.к. её действие напоминает то, как радужная оболочка (iris – англ.) глаза изменяет входящий световой поток.

Дифракция света происходит на каждом из прямолинейных краёв ирисовой диафрагмы. Если источник света достаточно удалён от диафрагмы, то падающую на неё световую волну можно считать плоской, т.е. поверхности равной фазы (волновые поверхности) этой волны представляют собой плоскости. Дифракция такой волны на краю непрозрачного экрана приводит к возникновению лучей, перпендикулярных границе экрана и направленных за него и в сторону. Возникшие в результате дифракции лучи, падая на фотоплёнку или светочувствительную матрицу цифрового фотоаппарата, оказываются рядом с изображением яркого объекта и «пририсовывают» ему две яркие линии, перпендикулярные одному из краёв диафрагмы.

Легко догадаться, что если у ирисовой диафрагмы нечётное число лепестков N, то число лучей на изображении яркого объекта будет равно 2N (см. фото Биг-Бена). При чётном числе лепестков лучи, возникшие от дифракции на противоположных и параллельных краях диафрагмы, будут накладываться друг на друга, давая в результате только N лучей, что чаще всего и случается.