Hvad er den maksimale forstørrelse af det menneskelige øje?

Øjet er hjernens vindue mod verden. Det er et optisk instrument, der oversætter fotoner til elektriske signaler, som mennesker lærer at genkende som lys og farve. På trods af dets imponerende tilpasningsevne har øjet - som ethvert optisk instrument - begrænsninger. Blandt disse er det såkaldte nærpunkt, hvor øjet ikke kan fokusere. Det nærmeste punkt begrænser den afstand, hvormed mennesker kan se objekter tydeligt.

Forrest i øjet er der et hårdt, gennemsigtigt lag kaldet hornhinden, som er som en fast linse, der ikke kan justeres. Bag hornhinden er en væske kaldet den vandige humor, der fylder rummet mellem hornhinden og linsen. Linsen er gennemsigtig som hornhinden, men den kan omformes for at fokusere på objekter i forskellige afstande. Fra linsen, lys rejser gennem et andet væskelag kaldet glaslegemet til nethinden - cellelaget på bagsiden af øjet, der oversætter lyssignaler til nerveimpulser, der bevæger sig langs synsnerven til hjernen.

Når lyset bevæger sig gennem en linse, bøjes det eller brydes. Linsen bøjer parallelle lysstråler, så de mødes ved et brændpunkt. Afstanden fra linsen til dets brændpunkt kaldes brændvidde. Hvis lys hopper af en genstand og derefter bevæger sig gennem en konvergerende linse, bøjes lysstrålerne for at danne et billede. Det punkt, hvor billedet dannes, og billedets størrelse afhænger af objektivets brændvidde og placeringen af ​​objektet i forhold til linsen.

Forholdet mellem brændvidde og placeringen af ​​et billede er defineret af linseligningen: 1 / L + 1 / L '= 1 / f, hvor L er afstanden mellem en linse og en genstand, L 'er afstanden fra linsen til det billede, den danner, og f er fokus længde. Afstanden fra øjenlinsen til nethinden er lidt over 1,7 cm, så for det menneskelige øje er L 'altid den samme; kun L, afstanden til objektet og f (brændvidde) ændres. Dit øje ændrer objektivets brændvidde, så billedet altid dannes på nethinden. For at fokusere på et objekt langt væk justeres linsen til en brændvidde på ca. 1,7 cm.

Hvorvidt en linse forstørrer et objekt, afhænger af, hvor objektet er i forhold til objektivets brændvidde. Forstørrelsen gives ved ligningen M = -L '/ L, hvor - ligesom i den foregående ligning - L er afstanden til objektet, og L' er afstanden fra linsen til det billede, den danner. Det menneskelige øje har dog grænser; det kan kun justere sin brændvidde hidtil, og så kan det ikke fokusere tydeligt på noget tættere end det nærmeste punkt. For mennesker med godt syn er det nærmeste punkt normalt ca. 25 cm; når folk bliver ældre, bliver det nærmeste punkt større.

Da L 'for det menneskelige øje altid er den samme - 1,7 cm - er den eneste parameter i forstørrelsesligningen, der ændres, L eller afstanden til det viste objekt. Fordi mennesker ikke kan fokusere på noget ud over det nærmeste punkt, den maksimale forstørrelse af det menneskelige øje - i form af størrelsen på billedet, der dannes på nethinden sammenlignet med størrelsen på selve objektet - er på det nærmeste punkt, når M = 1,7 cm / 25 cm = .068 cm. Generelt er dette defineret til at være 1x forstørrelse, og forstørrelse for optiske instrumenter som forstørrelsesglas defineres typisk ved at sammenligne det med normal syn. Billeder, der dannes på nethinden, er omvendte eller på hovedet, selvom hjernen ikke har noget imod det - det læres at fortolke de oplysninger, den modtager, som om billedet i stedet var på højre side.