¿Cuál es el concepto detrás de un telescopio de difracción? ¿Cuáles son sus usos?

Para empezar, imagina que tienes un objeto que bloquea una ola. Puede pensar en los dos bordes del objeto como dos nuevas fuentes puntuales de la onda. La ola no solo hace una sombra; se “filtra” a la sombra espaciada de esos dos puntos. Y como es una ola, interfieren. Se refuerzan en algunos lugares, y en otros casos se cancelan mutuamente. El resultado se parece a esto:

Observe cómo los dos extremos de la barra forman dos nuevos frentes de onda semicirculares. La distancia desde los bordes hasta la línea central siempre será la misma, por lo que los frentes de onda siempre estarán exactamente en la misma fase a lo largo de la línea central. Se refuerzan entre sí, por lo que obtienes un punto de onda enfocado hacia el centro. Ese punto se llama punto Arago (o punto Poisson o punto Fresnel):

Acabamos de utilizar un solo objeto completamente opaco para enfocar parcialmente la luz, mediante difracción. Otra forma de ver el objeto que interfiere sería pensar en él como dos agujeros cortados en una hoja:


El bloqueo central es realmente como el objeto en la imagen original. Solo estamos bloqueando el resto de la onda, excepto las partes cercanas a los bordes de difracción. Cuanto más pequeños sean los agujeros, más nítido será el foco. Lo que obtienes es una banda de flecos, no un solo punto de enfoque.

Pero … ¿y si agregamos más agujeros? Si se colocan simétricamente alrededor de la línea central, también reforzarán ese punto. Y si somos muy inteligentes, también podemos hacer que interfieran con las otras franjas, poniendo aún más energía total en ese punto. Eso es lo que hace una rejilla de difracción:

Esta es la versión unidimensional. Lo que necesitamos es una superficie 2D completa. Todo debe ser simétrico alrededor de esa línea central, por lo que giramos alrededor de esa línea. Visto de frente, se ve así:


Así que esto es bastante inteligente: una lente completa hecha con material puramente opaco con agujeros cortados. Por supuesto, ese objeto se vendría abajo. Necesitas algo más estructuralmente sólido:

Por lo tanto, no necesita material óptico, y es completamente plano, por lo que se empaca pequeño para el lanzamiento. Ahora, sucede que una cosa como esta termina con una distancia focal realmente larga, por lo que necesita una bastante grande, pero el tamaño no es un problema en el espacio.