Conform teoriei clasice a difracției , o rază de lumină dintr-o sursă îndepărtată, care cade într-un ocular rotund, formează o imagine formată dintr-o serie de benzi concentrice luminoase și întunecate în jurul unui punct central luminos - așa-numitul model de difracție. Legile opticii ne spun că o sursă de lumină reală va fi neclară în percepția noastră și o astfel de neclaritate se observă în orice dispozitiv optic. Dacă observăm două surse de lumină din apropiere, imaginile lor neclare sunt suprapuse una peste alta. Rayleigh tocmai a arătat [1] că, dacă punctul central de lumină al modelului de difracție al unei surse de lumină este îndepărtat din punctul central de lumină al altei surse de lumină la o distanță nu mai mică decât raza primei margini întunecate de difracție, atunci începem să percepe două surse de lumină separat: această distanță se numește rezoluție liniară a instrumentului optic. Dacă două surse de lumină se află la o distanță d una de cealaltă, distanța de la ele la noi este D, lungimea de undă a luminii este λ, iar diametrul ocularului este A, atunci, conform criteriului Rayleigh, condiția pentru optic. rezoluția a două surse în ocular va fi:
d/D > 1,22λ/ACu alte cuvinte, dacă sursele punctuale de lumină sunt separate la o distanță de cel puțin d, observatorul, aflându-se la o distanță D, le va putea distinge într-un ocular cu diametrul A ca separat, altfel se vor contopi. Raportul d/D este măsura unghiulară în radiani (înmulțiți cu 57,3 pentru a converti în grade) între direcțiile a două surse de lumină. Criteriul Rayleigh stabilește astfel limite ale rezoluției unghiulare pentru orice instrument optic, fie el un telescop , o cameră sau ochiul uman . (Factorul 1,22 este determinat matematic și necesită ca dimensiunea ocularului și lungimea de undă a luminii să fie măsurate în aceleași unități.)
Conform criteriului Rayleigh, rezoluția optică a ochiului uman este de 25 de secunde de arc, adică mai puțin de o sutime de grad! Dar asta este ideal. În practică, chiar și cei mai ascuțiți oameni sunt capabili să distingă sursele de lumină cu o rezoluție de 3 până la 5 minute arc - adică un ordin de mărime mai rău. Și retina este de vină pentru acest lucru - structura sa nu oferă utilizarea pe deplin a capacităților lentilei . Deci, revenind la exemplul original, în mod ideal, două faruri de pe o autostradă dreaptă ar putea fi văzute ca două surse de lumină separate de la o distanță de aproximativ 10 km. În practică, ochiul uman începe să le distingă doar de la o distanță de aproximativ 1 km. Cel mai probabil, un șofer adevărat va fi pur și simplu orbit și va încerca să se concentreze asupra drumului, drept urmare va percepe lumina a două faruri care se apropie separat de o distanță și mai mică.