Qual è l'ingrandimento massimo dell'occhio umano?

L'occhio è la finestra del cervello sul mondo. È uno strumento ottico, che traduce i fotoni in segnali elettrici che gli esseri umani imparano a riconoscere come luce e colore. Nonostante tutta la sua impressionante adattabilità, tuttavia, l'occhio, come qualsiasi strumento ottico, ha dei limiti. Tra questi c'è il cosiddetto punto vicino, oltre il quale l'occhio non riesce a mettere a fuoco. Il punto vicino limita la distanza alla quale gli esseri umani possono vedere chiaramente gli oggetti.

Nella parte anteriore dell'occhio c'è uno strato duro e trasparente chiamato cornea, che è come una lente fissa che non può essere regolata. Dietro la cornea c'è un fluido chiamato umor acqueo, che riempie lo spazio tra la cornea e il cristallino. La lente è trasparente come la cornea, ma può essere rimodellata per mettere a fuoco oggetti a distanze diverse. Dalla lente, viaggi leggeri attraverso un altro strato di fluido chiamato umor vitreo alla retina, lo strato di cellule nella parte posteriore di l'occhio che traduce i segnali luminosi in impulsi nervosi, che viaggiano lungo il nervo ottico fino al cervello.

Quando la luce viaggia attraverso una lente, viene piegata o rifratta. L'obiettivo piega i raggi di luce paralleli in modo che si incontrino in un punto focale. La distanza dall'obiettivo al suo punto focale è chiamata lunghezza focale. Se la luce rimbalza su un oggetto e poi viaggia attraverso una lente convergente, i raggi luminosi vengono piegati per formare un'immagine. Il punto in cui si forma l'immagine e la dimensione dell'immagine dipendono dalla lunghezza focale dell'obiettivo e dalla posizione dell'oggetto rispetto all'obiettivo.

La relazione tra la lunghezza focale e la posizione di un'immagine è definita dall'equazione dell'obiettivo: 1/L + 1/L' = 1/f, dove L è la distanza tra una lente e un oggetto, L' è la distanza dalla lente all'immagine che forma e f è la focale lunghezza. La distanza dal cristallino dell'occhio alla retina è di poco superiore a 1,7 cm, quindi per l'occhio umano L' è sempre lo stesso; solo L, la distanza dall'oggetto, e f (la lunghezza focale) cambiano. Il tuo occhio cambia la lunghezza focale della sua lente in modo che l'immagine si formi sempre sulla retina. Per mettere a fuoco un oggetto lontano, l'obiettivo si regola su una lunghezza focale di circa 1,7 cm.

Se un obiettivo ingrandisce un oggetto dipende da dove si trova l'oggetto rispetto alla lunghezza focale dell'obiettivo. L'ingrandimento è dato dall'equazione M = -L' / L, dove, come nell'equazione precedente, L è la distanza dall'oggetto e L' è la distanza dall'obiettivo all'immagine che esso forma. L'occhio umano, tuttavia, ha dei limiti; può solo regolare la sua lunghezza focale così lontano, e quindi non può mettere a fuoco chiaramente su qualcosa di più vicino del punto vicino. Per le persone con una buona vista, il punto vicino è solitamente di circa 25 cm; man mano che le persone invecchiano, il punto vicino diventa maggiore.

Poiché L' per l'occhio umano è sempre lo stesso, 1,7 cm, l'unico parametro nell'equazione di ingrandimento che cambia è L o la distanza dall'oggetto visualizzato. Poiché gli esseri umani non possono mettere a fuoco nulla oltre il punto vicino, il massimo ingrandimento dell'occhio umano, in termini di dimensioni l'immagine che si forma sulla retina rispetto alle dimensioni dell'oggetto stesso è nel punto vicino, quando M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Generalmente, questo è definito come ingrandimento 1x e l'ingrandimento per strumenti ottici come le lenti d'ingrandimento è generalmente definito confrontandolo con la visione normale. Le immagini che si formano sulla retina sono invertite o capovolte, anche se al cervello non importa: ha imparato a interpretare le informazioni che riceve come se l'immagine fosse invece rivolta verso l'alto.