Какво е максималното увеличение на човешкото око?

Окото е прозорецът на мозъка към света. Това е оптичен инструмент, който превръща фотоните в електрически сигнали, които хората се научават да разпознават като светлина и цвят. Въпреки цялата си впечатляваща адаптивност обаче, окото - както всеки оптичен инструмент - има ограничения. Сред тях е така наречената близка точка, отвъд която окото не може да се фокусира. Близката точка ограничава разстоянието, на което хората могат да виждат обектите ясно.

В предната част на окото има жилав, прозрачен слой, наречен роговица, който е като фиксирана леща, която не може да се регулира. Зад роговицата има течност, наречена воден хумор, която запълва пространството между роговицата и лещата. Лещата е прозрачна като роговицата, но може да бъде преоформена, за да фокусира върху обекти на различни разстояния. От обектива, светлината пътува през друг слой течност, наречен стъкловидно тяло, към ретината - слой от клетки в задната част на окото, което превежда светлинните сигнали в нервни импулси, които пътуват по зрителния нерв към мозъка.

Когато светлината пътува през леща, тя се огъва или пречупва. Лещата огъва паралелни лъчи светлина, така че да се срещнат във фокусна точка. Разстоянието от лещата до нейната фокусна точка се нарича фокусно разстояние. Ако светлината се отбива от обект и след това пътува през сходяща се леща, светлинните лъчи се огъват, за да образуват изображение. Точката, в която се образува изображението, и размерът на изображението зависят от фокусното разстояние на обектива и местоположението на обекта спрямо обектива.

Връзката между фокусното разстояние и местоположението на изображението се определя от уравнението на лещата: 1 / L + 1 / L '= 1 / f, където L е разстоянието между леща и обект, L 'е разстоянието от лещата до образуваното от нея изображение и f е фокусното дължина. Разстоянието от лещата на окото до ретината е малко над 1,7 см, така че за човешкото око L 'винаги е еднакво; само L, разстоянието до обекта и f (фокусното разстояние) се променят. Окото ви променя фокусното разстояние на лещата си, така че изображението винаги да се формира върху ретината. За да фокусира далеч обект, обективът се настройва на фокусно разстояние около 1,7 cm.

Дали обективът увеличава обекта зависи от това къде е обектът спрямо фокусното разстояние на обектива. Увеличението се дава от уравнението M = -L '/ L, където - точно както в предишното уравнение - L е разстоянието до обекта, а L' е разстоянието от лещата до изображението, което образува. Човешкото око обаче има граници; засега може да регулира само фокусното си разстояние и така не може да се фокусира ясно върху нещо по-близо от близката точка. За хората с добро зрение близката точка обикновено е около 25 см; с напредване на възрастта, близката точка става по-голяма.

Тъй като L 'за човешкото око винаги е един и същ - 1,7 см - единственият параметър в уравнението за увеличение, който се променя, е L или разстоянието до разглеждания обект. Тъй като хората не могат да се фокусират върху нищо извън близката точка, максималното увеличение на човешкото око - по отношение на размера изображението, което се образува на ретината в сравнение с размера на самия обект - е в близката точка, когато M = 1,7 cm / 25 cm =, 0,068 см. По принцип това се определя като 1-кратно увеличение, а увеличението за оптични инструменти като лупи обикновено се определя чрез сравняването му с нормалното зрение. Изображенията, които се образуват на ретината, са обърнати или обърнати, макар че мозъкът няма нищо против - той се е научил да тълкува получената информация така, сякаш вместо това изображението е обърнато вдясно.