Jaké je maximální zvětšení lidského oka?

Oko je mozkovým oknem do světa. Jedná se o optický přístroj, který převádí fotony na elektrické signály, které se lidé naučí rozpoznávat jako světlo a barvu. I přes svou působivou přizpůsobivost má oko - jako každý optický nástroj - omezení. Mezi nimi je takzvaný blízký bod, za kterým oko nemůže zaostřit. Blízký bod omezuje vzdálenost, na kterou lidé mohou jasně vidět objekty.

V přední části oka je tuhá, průhledná vrstva zvaná rohovka, která je jako pevná čočka, kterou nelze upravit. Za rohovkou je tekutina zvaná komorová voda, která vyplňuje prostor mezi rohovkou a čočkou. Čočka je průhledná jako rohovka, ale lze ji přetvořit tak, aby zaostřovala na objekty v různých vzdálenostech. Z objektivu světlo cestuje skrz další vrstvu tekutiny zvanou sklovitý humor do sítnice - vrstvu buněk v zadní části oko, které překládá světelné signály na nervové impulsy, které putují optickým nervem do mozku.

Jak světlo prochází čočkou, je ohnuté nebo lomené. Objektiv ohýbá rovnoběžné paprsky světla tak, aby se setkaly v ohnisku. Vzdálenost od objektivu k jeho ohnisku se nazývá ohnisková vzdálenost. Pokud se světlo odrazí od objektu a poté prochází konvergující čočkou, světelné paprsky se ohnou a vytvoří obraz. Bod, kde se obraz vytváří, a velikost obrazu závisí na ohniskové vzdálenosti objektivu a umístění objektu vzhledem k objektivu.

Vztah mezi ohniskovou vzdáleností a umístěním obrazu je definován rovnicí objektivu: 1 / L + 1 / L '= 1 / f, kde L je vzdálenost mezi objektivem a objektem, L 'je vzdálenost od objektivu k obrazu, který vytváří, f je ohnisko délka. Vzdálenost od oční čočky k sítnici je něco málo přes 1,7 cm, takže pro lidské oko je L 'vždy stejná; mění se pouze L, vzdálenost k objektu a f (ohnisková vzdálenost). Vaše oko změní ohniskovou vzdálenost čočky tak, aby se obraz vždy vytvořil na sítnici. Chcete-li zaostřit na vzdálený objekt, objektiv se nastaví na ohniskovou vzdálenost přibližně 1,7 cm.

Zda objektiv objekt zvětšuje, závisí na tom, kde je objekt relativní k ohniskové vzdálenosti objektivu. Zvětšení je dáno rovnicí M = -L '/ L, kde - stejně jako v předchozí rovnici - L je vzdálenost k objektu a L' je vzdálenost od objektivu k obrazu, který tvoří. Lidské oko má však limity; dokáže pouze upravit svou ohniskovou vzdálenost, takže se nemůže jasně soustředit na nic bližšího než blízký bod. U lidí s dobrým zrakem je blízký bod obvykle asi 25 cm; jak lidé stárnou, blízký bod se zvětšuje.

Protože L 'pro lidské oko je vždy stejná - 1,7 cm - jediným parametrem v rovnici zvětšení, který se mění, je L nebo vzdálenost k pozorovanému objektu. Protože lidé se nemohou soustředit na nic za blízkým bodem, maximální zvětšení lidského oka - pokud jde o velikost obraz, který se tvoří na sítnici ve srovnání s velikostí samotného objektu - je v blízkém bodě, když M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Obecně je toto definováno jako 1násobné zvětšení a zvětšení pro optické přístroje, jako jsou zvětšovací skla, je obvykle definováno porovnáním s normálním viděním. Obrázky, které se tvoří na sítnici, jsou obrácené nebo vzhůru nohama, i když mozku to nevadí - naučilo se interpretovat informace, které dostává, jako by byl obraz místo toho pravou stranou nahoru.