คนส่วนมากเวลาเห็นกล้องโทรทรรศน์มักจะตั้งคำถามว่า “กล้องโทรทรรศน์ตัวนี้มีกำลังขยายเท่าไร?”
คำถามนี้ไม่ใช่คำถามที่มีความหมายเพราะกำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ไม่ใช่คุณสมบัติสำคัญของกล้องโทรทรรศน์ เราสามารถปรับให้กล้องโทรทรรศน์มีกำลังขยายเท่าไรก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่าเราใช้ eyepiece (เลนส์ใกล้ตา) ที่มีกำลังขยายแค่ไหน ตัวแปรสำคัญอย่างหนึ่งที่บ่งบอกถึงคุณภาพของกล้องโทรทรรศน์ คือ กำลังการแยกภาพ ต่างหาก
กำลังแยกภาพหมายถึงความสามารถในการแยกแยะรายละเอียดสูงสุด ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์แม้จะมีกำลังขยายมาก แต่ถ้าขยายออกมาแล้วให้ภาพเบลอจนดูไม่ออกว่าอะไรเป็นอะไรก็ไม่มีประโยชน์
แม้ว่านักดาราศาสตร์และวิศวกรจะสร้างกระจกหรือเลนส์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่สุดท้ายกำลังแยกภาพเป็นตัวแปรพื้นฐานที่ขึ้นอยู่กับขนาดหน้ากล้องโทรทรรศน์เทียบกับความยาวคลื่นที่ต้องการตรวจจับ กล่าวคือ ยิ่งกล้องโทรทรรศน์มีหน้ากล้องกว้างมากก็ยิ่งมีกำลังแยกภาพมากตามไปด้วย และในขณะเดียวกันกำลังแยกภาพคือขีดจำกัดที่เกิดจากธรรมชาติของแสง
เรามาทำความเข้าใจกันก่อนดีกว่าว่า กำลังแยกภาพคืออะไร?
หากเราเขียนจุด 2 จุดไว้บนกระดาษ
(ดูภาพที่ 1)
แล้วนำกระดาษถอยห่างสายตาออกไปเรื่อยๆ พอห่างจนถึงระยะหนึ่ง เราจะไม่สามามารถแยกออกว่ามันเป็นจุดสองจุดหรือเป็นเพียงจุดๆ เดียว นั่นคือขีดจำกัดการแยกภาพของดวงตาเราที่มีต่อระยะเชิงมุมของจุดสองจุด
ลองนึกถนนตอนกลางคืนก็ได้ครับ
เราจะมองเห็นไฟหน้าของรถยนต์ที่อยู่ไกลเราออกไปมากๆ เป็นเพียงจุดไฟสว่างจุดเดียว จนเมื่อรถยนต์วิ่งเข้ามาใกล้เราจนถึงจุดหนึ่ง เราจึงจะเห็นว่ามันเป็นไฟหน้าสองดวงของรถยนต์
อีกตัวอย่างบนท้องฟ้าคือ ดาวโพลาริสหรือที่เราเรียกกันว่าดาวเหนือนั้น จริงๆ แล้วไม่ใช่ดาวฤกษ์เดี่ยวๆ แต่ดวงตาของเราไม่สามารถแยกแยะรายละเอียดได้ ทำให้เราเห็นเป็นเพียงดาวดวงเดียว แต่เมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังแยกภาพสูงถ่ายภาพจะทำให้เราเห็นอย่างชัดเจนว่าเป็นระบบดาวฤกษ์สามดวงโคจรรอบกัน
(ดูภาพที่ 2)
ความสามารถในการแยกจุดสองจุดที่อยู่ใกล้กันที่สุดให้ปรากฏแยกกันได้ คือ ความสามารถในการแยกภาพของกล้องโทรทรรศน์
ขีดจำกัดของกำลังแยกภาพเกิดจากการเลี้ยวเบน (diffraction) ซึ่งเป็นธรรมชาติพื้นฐานของคลื่นทุกชนิด รวมทั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อคลื่นเดินทางผ่านช่องเปิด คลื่นส่วนหนึ่งจะเดินทางผ่านช่องเปิดนั้นไปตรงๆ แต่จะมีคลื่นอีกส่วนหนึ่งที่เปลี่ยนทิศทางบริเวณขอบของช่องเปิด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การเลี้ยวเบน
ดังนั้นเมื่อแสงเดินทางผ่านกล้องโทรทรรศน์เข้ามาจะมีแสงบางส่วนเกิดการเลี้ยวเบนซึ่งจะส่งผลต่อแสงส่วนอื่นๆ ทำให้ภาพเบลอและสูญเสียรายละเอียดได้
(ดูภาพที่ 3)
นี่คือ ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลที่ถูกปรับแต่งเพื่อให้เราเห็นริ้วที่กระจายอยู่รอบๆ ภาพดาวฤกษ์ชัดเจนขึ้น ซึ่งริ้วดังกล่าวเกิดจากการเลี้ยวเบนของแสง
