A szem az agy ablaka a világra. Ez egy optikai műszer, amely a fotonokat elektromos jelekké alakítja, amelyeket az emberek megtanulnak felismerni fényként és színként. Lenyűgöző alkalmazkodóképessége ellenére a szemnek - mint minden optikai műszernek - vannak korlátai. Ezek között van az úgynevezett közeli pont, amelyen túl a szem nem tud fókuszálni. A közeli pont korlátozza azt a távolságot, amelyen az emberek tisztán láthatják a tárgyakat.
A szem felépítése
A szem elején egy kemény, átlátszó réteg van, amelyet szaruhártyának hívnak, amely olyan, mint egy rögzített lencse, amelyet nem lehet beállítani. A szaruhártya mögött a vizes humornak nevezett folyadék található, amely kitölti a szaruhártya és a lencse közötti teret. A lencse átlátszó, mint a szaruhártya, de át lehet alakítani, hogy a különböző távolságra lévő tárgyakra fókuszáljon. A lencséből fény utazik egy másik folyadékrétegen keresztül, amelyet üveges humornak hívnak a retináig - a sejtek hátulján lévő réteghez a fényjeleket idegimpulzusokká fordító szem, amelyek a látóideg mentén az agyba jutnak.
Lencsék
Ahogy a fény áthalad egy lencsén, hajlik vagy megtörik. A lencse hajlítja a párhuzamos fénysugarakat, hogy azok egy fókuszpontban találkozzanak. A lencsétől a fókuszpontig mért távolságot fókusztávolságnak nevezzük. Ha a fény lepattan egy tárgyról, majd egy konvergáló lencsén keresztül halad, akkor a fénysugarak képet alkotnak. Az a pont, ahol a kép kialakul, és a kép mérete függ a lencse gyújtótávolságától és az objektum lencséhez viszonyított helyétől.
A lencseegyenlet
A fókusztávolság és a kép helyének kapcsolatát a lencseegyenlet határozza meg: 1 / L + 1 / L '= 1 / f, ahol L a lencse és egy tárgy közötti távolság, L 'a lencsétől az alkotott kép távolsága, f pedig a gyújtótávolság hossz. A szemlencse és a retina távolsága kissé meghaladja az 1,7 cm-t, tehát az emberi szem számára az L 'mindig ugyanaz; csak L, az objektum távolsága és f (fókusztávolság) változik. A szeme megváltoztatja a lencse gyújtótávolságát úgy, hogy a kép mindig a retinán alakuljon ki. Ha egy távoli tárgyra szeretne fókuszálni, az objektív körülbelül 1,7 cm gyújtótávolságra állítja be.
Nagyítás
Az, hogy a lencse nagyítja-e az objektumot, attól függ, hogy az objektum hol helyezkedik el a lencse gyújtótávolságához viszonyítva. A nagyítást az M = -L '/ L egyenlet adja meg, ahol - csakúgy, mint az előző egyenletben - L az objektumtól való távolság, L' pedig a lencsétől a képzett kép távolsága. Az emberi szemnek azonban vannak határai; eddig csak a gyújtótávolságát tudja beállítani, és így nem tud egyértelműen a közeli pontnál közelebbre koncentrálni. A jó látású embereknél a közeli pont általában körülbelül 25 cm; az emberek öregedésével a közeli pont nagyobb lesz.
Maximális nagyítás
Mivel az emberi szem L 'értéke mindig ugyanaz - 1,7 cm -, a nagyítási egyenlet egyetlen paramétere, amely megváltozik, az L vagy a megtekintett tárgy távolsága. Mivel az emberek nem tudnak semmire összpontosítani, amely meghaladja a közeli pontot, az emberi szem maximális nagyítását - a méretét tekintve a retinán képződő kép az objektum méretéhez képest - a közeli ponton van, amikor M = 1,7 cm / 25 cm =, 068 cm. Általában ezt 1x-es nagyításként definiálják, és az optikai műszerek, például a nagyítók nagyítását általában a normál látáshoz viszonyítva határozzák meg. A retinán képződő képek megfordítva vagy fejjel lefelé fordulnak, bár az agy nem bánja - megtanult értelmezni a kapott információt úgy, mintha a kép jobbra felfelé nézne.
