お风吕场などの汤気のたちこめた场所で、电灯の光がぼけて见えることがあります。
雾の中の外灯もぼけて见えますね。これはどんな现象なのでしょう。
光は、波の性质、粒子の性质を兼ねそなえています。この现象は、そんな光の波としての特徴のひとつ「回折」によるものです。回折は、物体に光があたったとき、光が物体の影の部分に回り込むことから起こります。お风吕场では、水蒸気の粒子に光があたって回り込むため、光はまぶしくなくなり、ぼやけて见えるのです。
光の回折は、平行に進行する光が障害物に出会ったとき、障害物の裏側(影の部分)に回り込む現象です。光は、下図(1)のように、少し折れ曲がっていきます。 下図(2)は、しきり板に光をあて、しきり板のスリット(狭いすき間)を利用して起きる回折現象の図です。光は波でもありますから、狭いスリットや小さな穴を抜けると、平面波から球面波に変化するのです。水の波の場合に同様に変化するのと同じです。このように、光の進行方向が変化するのが回折なのです。小さな障害物だと回り込み、狭いスリットだと球形波となり、広がって弱まりながら進むので、光がぼやけて見えることになるのです。
回折でおもしろい现象は、しきり板に小さな穴(ピンホール)を开けて光を透过させるとよくわかります。ピンホールをまっすぐに通った光はスポット光になりそうですが、実际は违います。明暗の縞からなる同心円状の縞模様になるのです。中心に近いほど鲜明で、远いほどぼけて広がる縞模様です。これを回折像といいます。この模様は定式化されることがわかっていて、「二次元フーリエ変换」といいます。光の回折を利用して高速に演算処理する「光コンピューター」も提案されています。
レンズは光を集めて像を结ぶための一种の穴「开口」です。これを通る场合にも、光は回折します。回折による縞模様の広がりぐあいは、光の波长が大きいほど大きく、穴の直径が小さいほど大きくなります。顕微镜や望远镜では、対物レンズの直径はこのような穴(开口)とみなされますので、回折は分解能に大きな影响を与えることになります。小さな开口だと像がボケてしまうからです。つまり、理想的に设计されたレンズにおいてさえ、焦点を合わせても光が点に结ばれず、ぼけてしまうのです。これを、レンズの「回折限界」といいます。
このため、原子などをレンズで拡大してみようとすると、巨大な口径の対物レンズが必要になります。しかし、そのようなレンズの作成は困难なので、光の波长より小さい波长の电子线を利用した「电子顕微镜」を利用することになります。波长が小さくなるので回折像も小さくなり、高い分解能が得られます。