Houve algumas respostas muito boas, no entanto, existem alguns detalhes que não foram mencionados. Primeiro, a difração sempre acontece, em todas as aberturas, à medida que a luz se curva em torno das bordas do diafragma e cria um " Disco Arejado ". O tamanho do disco arejado e a proporção do disco que compreende os anéis externos e a amplitude de cada onda nos anéis externos aumentam à medida que a abertura é interrompida (a abertura física fica menor.) Quando você aborda a fotografia em da maneira que Whuber mencionou em sua resposta:
Pense em uma cena como composta de muitos pequenos pontos de luz discretos.
Você percebe que cada um desses pontos de luz, quando focado na sua lente, está gerando seu próprio disco no meio de geração de imagens.
Em relação ao meio de imagem
Também deve ser observado claramente que o limite de difração não é realmente uma limitação de uma lente. Como observado acima, as lentes estão sempre criando um padrão de difração, apenas o grau e a extensão desse padrão mudam quando a lente é parada. O "limite" da difração é uma função do meio de imagem. Um sensor com fotossites menores ou um filme com grãos menores terá um limite de difração menor do que aqueles com fotossites / grãos maiores. Isso se deve ao fato de um photosite menor cobrir menos a área do disco do que um photosite maior. Quando o disco arejado cresce em tamanho e intensidade quando uma lente é parada, o disco arejado afeta os photosites vizinhos.
O limite de difraçãoé o ponto em que os discos arejados crescem o suficiente para começar a afetar mais de um único photosite. Outra maneira de ver é quando os discos arejados de duas fontes de luz pontuais, que podem ser resolvidas pelo sensor, começam a se fundir. Em uma abertura ampla, as fontes de luz de dois pontos fotografadas por um sensor podem afetar apenas os photosites vizinhos únicos. Quando a abertura é interrompida, o disco arejado gerado por cada fonte de luz pontual cresce até o ponto em que os anéis externos de cada disco arejado começam a se fundir. Este é o ponto em que um sensor é "limitado por difração", pois as fontes de luz pontuais individuais não se resolvem mais em um único photosite ... elas estão se fundindo e cobrindo mais de um photosite. O ponto em que o centro de cada disco arejado se funde é o limite de resolução, e você não poderá mais resolver nenhum detalhe mais fino, independentemente da abertura usada. Esta é a frequência de corte por difração.
Note-se que é possível que uma lente resolva um ponto menor dos pixels em um meio de imagem. É o caso de discos arejados, focados por uma lente, cobrir apenas uma fração de um photosite. Nesse caso, mesmo que duas fontes de luz pontual altamente resolvidas gerem discos arejados que se fundem em um único photosite, o resultado final será o mesmo ... o sensor detectará apenas uma luz pontual independente da abertura. O "limite de difração" desse sensor seria maior (digamos, f / 16) do que para um sensor capaz de resolver distintamente ambas as fontes de luz pontual (que podem estar limitadas em f / 8). Também é possível e provávelNesse ponto, as fontes de luz NÃO serão perfeitamente focadas no centro de um photosite. É totalmente plausível que um disco arejado seja focado na borda entre dois photosites ou na junção de quatro photosites. Em um sensor preto e branco ou sensor de foveon (sensores de cores empilhados), isso causaria apenas suavização. Em um sensor de camada de cores, em que uma junção quadrada de 4 photosites captura um padrão alternado de cores GRGB, pois o disco arejado pode afetar a cor final renderizada por esses quatro photosites, além de causar suavização ou resolução inadequada.
Minha Canon 450D, um sensor APS-C de 12,2mp, tem um limite de difração de f / 8.4. Por outro lado, a Canon 5D Mark II, um sensor Full Frame de 21.1mp, possui um limite de difração de f / 10.3. O sensor maior, apesar de ter quase o dobro de megapixels, pode fazer uma parada extra antes de encontrar seu limite de difração. Isso ocorre porque o tamanho físico dos photosites no 5D II é maior que o do 450D. (Um bom exemplo de um dos inúmeros benefícios de sensores maiores.)
Chaves na mistura
Muitas vezes, você pode encontrar tabelas na internet que especificam uma abertura limitada por difração específica para formatos específicos. Costumo ver f / 16 usado para sensores APS-C ef / 22 para quadro completo. No mundo digital, esses números geralmente são inúteis. A abertura limitadora de difração (DLA) é, em última análise, uma função da relação do tamanho de um ponto de luz focado (incluindo o padrão de disco arejado) com o tamanho de um único elemento sensor de luz em um sensor. Para qualquer tamanho de sensor especificado, APS-C ou Full Frame, o limite de difração mudará dependendo do tamanho dos photosites. Um exemplo disso pode ser visto com a linha de câmeras EOS Rebel da Canon ao longo dos anos:
Camera | DLA
--------------------
350D | f/10.4
400D | f/9.3
450D | f/8.4
500D | f/7.6
550D | f/6.8
A história deve ser semelhante para o tamanho do grão do filme. Filmes com grãos mais finos acabariam sendo mais suscetíveis ao amolecimento por difração em aberturas mais baixas do que filmes com grãos maiores.
A frequência de corte por difração
A difração é frequentemente apontada como um assassino de imagens, e as pessoas falam sobre o "limite de difração" como o ponto em que você não pode mais resolver uma imagem "de maneira útil". Pelo contrário, o limite de difração é apenas o ponto em que a difração começa a afetar uma imagem para o meio de imagem específico que você está usando. A frequência de corte por difração é o ponto em que a nitidez adicional é impossível para uma determinada abertura, e isso é realmente uma função da lente e da abertura física.
A fórmula para a frequência de corte por difração para sistemas ópticos (perfeitos) é a seguinte:
fc = 1 / (λ * f #) ciclos / mm
Isto afirma que o recíproco do comprimento de onda da luz focalizada multiplicado pelo número f da lente é o número de ciclos por milímetro que pode ser resolvido. A frequência de corte por difração é geralmente o ponto em que a resolução atinge o comprimento de onda das frequências da própria luz. Para luz visível, λ entre 380-750nm ou 0,38-0,75 mícrons. Até que a frequência de corte seja atingida para uma determinada abertura, é possível obter mais resolução.
Exemplos visuais
A sequência de imagens de Whubers acima é um exemplo decente do efeito da difração, bem como do efeito de aberrações ópticas quando a lente está aberta. Eu acho que sofre um pouco de alguma mudança de foco devido à aberração esférica, então eu criei um GIF animado que demonstra os efeitos da alteração da abertura de uma lente Canon 50mm f / 1.4 de sua abertura mais larga para sua mais estreita, em pontos finais .
(Nota: a imagem é grande, 3,8 meg, faça o download completo para ver a comparação da nitidez a cada parada.) leve franja roxa ... Tentei focar completamente.) Parado em f / 2, a CA diminuiu consideravelmente. De f / 2.8 a f / 8, a nitidez está no auge, com f / 8 sendo ideal. Em f / 11, a nitidez cai levemente, devido à difração . Em f / 16 e particularmente em f / 22, a difração afeta visivelmente a nitidez da imagem. Observe que, mesmo com o desfoque por difração, o f / 22 ainda é consideravelmente mais nítido que o f / 1.4 ou f / 2.
