Ha habido algunas respuestas muy buenas, sin embargo, hay algunos detalles que no se han mencionado. Primero, la difracción siempre ocurre, en cada apertura, a medida que la luz se dobla alrededor de los bordes del diafragma y crea un " Disco Airy ". El tamaño del disco aireado, y la proporción del disco que comprende los anillos exteriores, y la amplitud de cada onda en los anillos exteriores, aumenta a medida que se detiene la apertura (la apertura física se reduce). Cuando te acercas a la fotografía en la forma en que Whuber mencionó en su respuesta:
Piense en una escena compuesta de muchos pequeños puntos de luz discretos.
Te das cuenta de que cada uno de esos puntos de luz, cuando enfoca tu lente, genera su propio disco aireado en el medio de imagen.
Sobre el medio de imagen
También debe notarse claramente que el límite de difracción no es en realidad una limitación de una lente. Como se señaló anteriormente, las lentes siempre crean un patrón de difracción, solo el grado y la extensión de ese patrón cambian a medida que la lente se detiene. El "límite" de difracción es una función del medio de imagen. Un sensor con fotosites más pequeños, o una película con grano más pequeño, tendrá un límite de difracción más bajo que aquellos con fotosites / granos más grandes. Esto se debe al hecho de que un fotosito más pequeño cubre menos del área del disco ventilado que un fotosito más grande. Cuando el disco ventilado crece en tamaño e intensidad a medida que se detiene una lente, el disco ventilado afecta a las fotosites vecinas.
El límite de difracciónes el punto donde los discos ventilados crecen lo suficiente como para que comiencen a afectar a más de un solo sitio web Otra forma de verlo es cuando los discos ventilados de dos fuentes de luz puntuales que el sensor puede resolver comienzan a fusionarse. A una apertura amplia, las fuentes de luz de dos puntos fotografiadas por un sensor solo pueden afectar a fotosites vecinas individuales. Cuando se detiene la apertura, el disco aireado generado por cada fuente de luz puntual crece, hasta el punto donde los anillos exteriores de cada disco aireado comienzan a fusionarse. Este es el punto donde un sensor está "limitado por difracción", ya que las fuentes de luz puntuales individuales ya no se resuelven en un solo sitio fotográfico ... se están fusionando y cubriendo más de un sitio fotográfico. El punto en el que se fusiona el centro de cada disco ventilado es el límite de resolución, y ya no podrá resolver ningún detalle más fino, independientemente de la apertura utilizada. Esta es la frecuencia de corte de difracción.
Cabe señalar que es posible que una lente resuelva un punto más pequeño de los píxeles en un medio de imagen. Este es el caso cuando los discos ventilados enfocados por una lente cubren solo una fracción de una fotosita. En este caso, incluso si dos fuentes de luz puntuales altamente resueltas generan discos ventilados que se fusionan en un solo sitio fotográfico, el resultado final será el mismo ... el sensor solo detectará una luz puntual, independientemente de la apertura. El "límite de difracción" de dicho sensor sería más alto (digamos f / 16) que para un sensor que es capaz de resolver claramente ambas fuentes de luz puntuales (que podrían estar limitadas por difracción en f / 8). También es posible y probableesas fuentes de luz puntuales NO estarán perfectamente enfocadas en el centro de una fotosita. Es totalmente plausible que un disco aireado se enfoque en el borde entre dos fotositas, o la unión de cuatro fotositas. En un sensor blanco y negro o sensor de foveon (sensores de color apilados), eso solo causaría ablandamiento. En un sensor bayer de color, donde una unión cuadrada de 4 fotositas capturará un patrón alterno de colores GRGB, ya que el disco ventilado puede afectar el color final generado por esas cuatro fotositas, así como causar un suavizado o una resolución inadecuada.
Mi Canon 450D, un sensor APS-C de 12.2mp, tiene un límite de difracción de f / 8.4. En contraste, la Canon 5D Mark II, un sensor de fotograma completo de 21.1mp, tiene un límite de difracción de f / 10.3. El sensor más grande, a pesar de tener casi el doble de megapíxeles, puede detenerse antes de encontrar su límite de difracción. Esto se debe a que el tamaño físico de las fotosites en el 5D II es más grande que el del 450D. (Un buen ejemplo de uno de los numerosos beneficios de los sensores más grandes).
Llaves en la mezcla
A menudo puede encontrar tablas en Internet que especifican una apertura limitada de difracción específica para formatos específicos. A menudo veo que f / 16 se usa para sensores APS-C y f / 22 para Full Frame. En el mundo digital, estos números son generalmente inútiles. La apertura limitadora de difracción (DLA) es, en última instancia, una función de la relación del tamaño de un punto de luz enfocado (incluido el patrón de disco ventilado) con el tamaño de un único elemento sensor de luz en un sensor. Para cualquier tamaño de sensor dado, APS-C o fotograma completo, el límite de difracción cambiará dependiendo del tamaño de las fotosites. Un ejemplo de esto se puede ver con la línea de cámaras EOS Rebel de Canon a lo largo de los años:
Camera | DLA
--------------------
350D | f/10.4
400D | f/9.3
450D | f/8.4
500D | f/7.6
550D | f/6.8
La historia debería ser similar para el tamaño de grano de la película. Las películas con grano más fino en última instancia serían más susceptibles al ablandamiento por difracción en aberturas más bajas que las películas con granos más grandes.
La frecuencia de corte de difracción
La difracción a menudo se promociona como un asesino de imágenes, y la gente habla del "límite de difracción" como el punto en el que ya no puede resolver una imagen "útilmente". Por el contrario, el límite de difracción es solo el punto donde la difracción comienza a afectar una imagen para el medio de imagen particular que está utilizando. La frecuencia de corte de difracción es el punto en el que la nitidez adicional es imposible para una apertura dada, y esto es en realidad una función de la lente y la apertura física.
La fórmula para la frecuencia de corte de difracción para sistemas ópticos (perfectos) es la siguiente:
fc = 1 / (λ * f #) ciclos / mm
Esto indica que el recíproco de la longitud de onda de la luz que se enfoca multiplicada por el número f de la lente es el número de ciclos por milímetro que se pueden resolver. La frecuencia de corte de difracción es generalmente el punto donde la resolución alcanza la longitud de onda de las frecuencias de la luz misma. Para luz visible, λ entre 380-750 nm, o 0,38-0,75 micras. Hasta que se haya alcanzado la frecuencia de corte para una apertura dada, se puede lograr más resolución.
Ejemplos visuales
La secuencia de Whubers de las imágenes anteriores es un ejemplo decente del efecto de la difracción, así como del efecto de las aberraciones ópticas cuando la lente está completamente abierta. Creo que sufre un poco de cambio de enfoque debido a la aberración esférica, por lo que he creado un GIF animado que demuestra los efectos de cambiar la apertura de una lente Canon 50mm f / 1.4 desde su apertura más ancha hasta su más estrecha, en paradas completas. .
(Nota: la imagen es grande, 3.8meg, así que déjelo descargar completamente para ver la comparación de la nitidez en cada parada). La imagen exhibe una aberración óptica marcada cuando se dispara de par en par, particularmente Aberración cromática y algo de Aberración esférica (puede haber algo leve franja púrpura ... Traté de enfocarme de lleno.) Detenido a f / 2, CA disminuye considerablemente. Desde f / 2.8 hasta f / 8, la nitidez está en su mejor momento, siendo f / 8 ideal. En f / 11, la nitidez cae muy ligeramente, debido a la difracción . En f / 16 y particularmente f / 22, la difracción afecta visiblemente la nitidez de la imagen. Tenga en cuenta que incluso con el difuminado de difracción, f / 22 sigue siendo considerablemente más nítido que f / 1.4 o f / 2.
