כל מה שרצית לדעת על מוקד (אופטיקה):
מוקד, או נקודת מוקד, זהו מושג תאורטי באופטיקה גאומטרית המתייחס להתכנסותן או להתבדרותן של קרני אור מקבילות אל נקודה אחת או ממנה, בהתאמה.
הדרך המוכרת והשימושית ביותר לקבל תוצאה זו היא שבירת קרני האור במעברן דרך עדשה, מרכזת או מפזרת, לפי חוק סנל, או החזרתן ממראה, מרכזת או מפזרת, לפי חוקי ההחזרה.
נקודת המוקד נחשבת לנקודה רק מבחינה תאורטית, משום שמבחינה פיזיקלית, קרני אור אינן מתכנסות לנקודה חסרת ממדים, אלא יוצרות אזור או כתם עגול, המכונה עיגול הטשטוש.
ככל שממדיו של עיגול זה קטנים יותר, כך כושר המיקוד של המערכת (עדשה, מראה, או כל צירוף שלהן) טוב יותר והדמות או התמונה שתתקבלנה על ידה תהיינה חדות יותר.
מגבלת הממדים סופיים של המוקד נובעת משני סוגים של גורמים פיזיקליים, הנוגדים זה את זה.
לכאורה, ניתן לפיכך למטֵב את המערכת, אבל כמפורט בהמשך, כל אחת מהתופעות נושאת בחובה יתרונות וחסרונות, והשיקולים הסופיים בתכנונה של מערכת נקבעים על-פי צורך וייעוד של המערכת.
גורם אחד הוא עיוותים או אברציות אופטיות שונות הנגרמות על ידי המערכת האופטית, והגורם השני, הבסיסי יותר, נובע מעקיפה של קרני האור במיפתח העדשה, עובדה המכתיבה ממדי מוקד סופיים גם כאשר המערכת אידאלית, כלומר נעדרת עיוותים.
אזור המוקד המתקבל במקרה אידאלי כזה הוא הקטן ביותר האפשרי, ונקרא דיסקת איירי.
הניגוד בין גורמים אלו נובע מנטייתן של אברציות לגבור ככל שהמיפתח גדול יותר, בשל תרומתן של קרניים הרחוקות מהציר האופטי, בעוד שמגבלת העקיפה גדלה ככל שהמיפתח קטן יותר.
למעשה קיים טווח מיטבי בין הצמצם הפתוח ביותר לבין הצמצם הסגור ביותר שבו רמת העיוותים היא הנמוכה ביותר, וברוב העדשות הרגילות, הטווח הזה נמצא באמצע, בין צמצם f/8 לבין צמצם f/16.
זה הטווח שבו דיסקת איירי היא בקוטר האפקטיבי הקטן ביותר.
למגבלות נוגדות אלה חשיבות מכרעת בתכנונן ובתפקודן של מערכות אופטיות, דוגמת מצלמות, טלסקופים, מיקרוסקופים ועוד, וכאמור, הן מחייבות תכנון מיטבי מתאים.