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從古代到現代：艾里如何解釋光的繞射現象改變了光學？
光的繞射是一個古老而又迷人的現象，從最早的光學實驗開始，人們就開始探索光的本質。爾後，英國天文學家喬治·比德爾·艾里（George Biddell Airy）在19世紀對光的繞射現象進行了深入的研究，這使得我們對光學的理解有了根本性的改變。
艾里的繞射理論
艾里於1835年發表了一篇論文《圓形瞄準孔的繞射》（On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture），首次完整地理論性說明了繞射現象。
這一理論為後來在照相機、顯微鏡及望遠鏡中的應用奠定了基礎。他的研究指出，繞射模式的出現和光的波長及圓形孔的大小密切相關。
什麼是艾里圓盤？
艾里圓盤（Airy Disk）是描述完美透鏡在光繞射下所形成的最佳聚焦光點。由於繞射，無論透鏡多麼完美，形成的最小聚焦點大小受限於艾里圓盤的半徑。
這種現象在天文觀測中特別明顯，尤其是在觀測明亮和微弱星星時，艾里圓盤的直徑影響著我們能夠看到的細節程度。這意味著即使透鏡的質量不受限制，成像的解析度仍然有一個上限。
艾里模型的實際應用
在攝影中，當兩個物體的艾里圓盤在影像感測器上開始重疊時，這意味著這兩個物體無法被清晰地分開，而且影像會模糊。
這些原則不僅適用於攝影機，還適用於顯微鏡和天文望遠鏡，證明了艾里對光學的深遠影響。根據雷利準則（Rayleigh criterion），當第一個物體的艾里模式最大值位於第二個物體的第一最小值時，這兩個物體被認為剛好解析。
艾里的觀察條件
艾里模式的出現與多種條件有關，包括照射孔徑的光必須是均勻的平面波，光的強度必須在孔徑的面積上保持恆定。這些條件確保了遠場（fraunhofer diffraction）和艾里模式的可觀察性。
這意味著，在設計光學系統時，需要充分考慮到像徵的和幾何的因素，以確保觀察結果的準確性。遠場的條件是，觀察點與孔徑的距離遠大於孔徑的大小。
總結與展望
艾里對光學的貢獻不僅僅止於對繞折現象的解釋，還影響了未來數十年在攝影技術、天文觀測以及許多光學儀器的發展。而隨著技術的進步，我們可能會再一次挑戰艾里所設定的界限，尋求更高解析度與更清晰影像的未來。那麼，隨著科技不斷進步，未來的光學研究將如何塑造我們的視界呢？
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