Wat is de maximale vergroting van het menselijk oog?

Het oog is het venster van de hersenen op de wereld. Het is een optisch instrument, dat fotonen vertaalt in elektrische signalen die mensen leren herkennen als licht en kleur. Ondanks al zijn indrukwekkende aanpassingsvermogen heeft het oog - zoals elk optisch instrument - echter beperkingen. Een daarvan is het zogenaamde nabije punt, waarboven het oog niet kan focussen. Het nabije punt beperkt de afstand waarop mensen objecten duidelijk kunnen zien.

Aan de voorkant van het oog bevindt zich een taaie, transparante laag, het hoornvlies genaamd, die lijkt op een vaste lens die niet kan worden aangepast. Achter het hoornvlies bevindt zich een vloeistof, de waterige humor genaamd, die de ruimte tussen het hoornvlies en de lens vult. De lens is transparant zoals het hoornvlies, maar kan worden omgevormd om te focussen op objecten op verschillende afstanden. Vanuit de lens, lichte reizen door een andere laag vloeistof, het glasvocht genaamd, naar het netvlies - de laag cellen aan de achterkant van het oog dat lichtsignalen omzet in zenuwimpulsen, die langs de oogzenuw naar de hersenen gaan.

Als licht door een lens reist, wordt het gebogen of gebroken. De lens buigt evenwijdige lichtstralen zodat ze elkaar in een brandpunt ontmoeten. De afstand van de lens tot het brandpunt wordt de brandpuntsafstand genoemd. Als licht van een object weerkaatst en vervolgens door een convergerende lens reist, worden de lichtstralen gebogen om een ​​beeld te vormen. Het punt waar het beeld zich vormt en de grootte van het beeld zijn afhankelijk van de brandpuntsafstand van de lens en de locatie van het object ten opzichte van de lens.

De relatie tussen brandpuntsafstand en de locatie van een afbeelding wordt bepaald door de lensvergelijking: 1/L + 1/L' = 1/f, waarbij L is de afstand tussen een lens en een object, L' is de afstand van de lens tot het beeld dat het vormt en f is het brandpunt lengte. De afstand van de lens van het oog tot het netvlies is iets meer dan 1,7 cm, dus voor het menselijk oog is L' altijd hetzelfde; alleen L, de afstand tot het object en f (de brandpuntsafstand) veranderen. Je oog verandert de brandpuntsafstand van zijn lens, zodat het beeld zich altijd op het netvlies vormt. Om scherp te stellen op een object ver weg, stelt de lens zich in op een brandpuntsafstand van ongeveer 1,7 cm.

Of een lens een object vergroot, hangt af van waar het object zich bevindt ten opzichte van de brandpuntsafstand van de lens. De vergroting wordt gegeven door de vergelijking M = -L' / L, waarbij - net als in de vorige vergelijking - L de afstand tot het object is en L' de afstand van de lens tot het beeld dat het vormt. Het menselijk oog heeft echter grenzen; het kan tot nu toe alleen de brandpuntsafstand aanpassen, en dus kan het niet duidelijk scherpstellen op iets dat dichterbij is dan het nabije punt. Voor mensen met een goed gezichtsvermogen is het nabije punt meestal ongeveer 25 cm; naarmate mensen ouder worden, wordt het nabije punt groter.

Aangezien L' voor het menselijk oog altijd hetzelfde is - 1,7 cm - is de enige parameter in de vergrotingsvergelijking die verandert de L of de afstand tot het bekeken object. Omdat mensen zich niet kunnen concentreren op iets voorbij het nabije punt, is de maximale vergroting van het menselijk oog - in termen van de grootte van het beeld dat zich op het netvlies vormt in vergelijking met de grootte van het object zelf - bevindt zich in het nabije punt, wanneer M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Over het algemeen wordt dit gedefinieerd als 1x vergroting, en vergroting voor optische instrumenten zoals vergrootglazen wordt meestal gedefinieerd door het te vergelijken met normaal zicht. Afbeeldingen die zich op het netvlies vormen, zijn omgekeerd of ondersteboven, hoewel de hersenen dat niet erg vinden - ze hebben geleerd de informatie die ze ontvangen te interpreteren alsof de afbeelding met de goede kant naar boven staat.