Фундаментальный физический предел разрешения оптической системы, обусловленный волновой природой света.Дифракционный предел — это граница, за которой обычная оптическая система не может различить два близких объекта, сколь бы совершенны ни были её линзы. Он возникает потому, что свет ведёт себя как волна: проходя через круглое отверстие, например линзу, свет слегка расходится, и точечный источник изображается не точкой, а небольшим размытым диском, окружённым слабыми кольцами. Если два таких диска перекрываются слишком сильно, они сливаются в один, и глаз или камера не могут их разделить. Практическое следствие: обычный микроскоп не может разрешить детали, которые заметно меньше примерно половины длины волны используемого света — около 200 нанометров для видимого света. Этот предел не связан с качеством инженерных решений; он заложен в самой волновой природе света. Это важно, потому что он долго определял границу между тем, что могли видеть микроскописты, и молекулярным миром клеток, а его понимание стало предпосылкой для методов сверхразрешения, которые в конце концов этот предел преодолели.
Критерий разрешения двух изображений был сформулирован лордом Рэлеем в конце XIX века на основе более ранних работ Эрнста Аббе, который в 1873 году вывел предел разрешения микроскопов через длину волны и числовую апертуру.
Размытие возникает из-за дифракции на апертуре объектива. Свет от точечного источника превращается в характерную картину, называемую функцией рассеяния точки, — яркое центральное пятно с концентрическими кольцами. Два точечных источника считаются различимыми, когда их центральные пятна разнесены примерно на радиус первого тёмного кольца; этот критерий формализован в критерии Рэлея. Поскольку размер картины растёт с длиной волны и обратно пропорционален диаметру апертуры, более короткие волны и большие апертуры дают более высокое разрешение, но картина никогда не сжимается в истинную точку.
Он задаёт расчётную цель для любого объектива обычного микроскопа и служит эталоном, с которым сравнивают методы флуоресцентной микроскопии сверхразрешения, такие как STED и локализация одиночных молекул.
Поскольку предел масштабируется с длиной волны, электронные микроскопы достигают атомного разрешения отчасти благодаря тому, что используют электроны с длинами волн в тысячи раз короче видимого света.