Jakie jest maksymalne powiększenie ludzkiego oka?

Oko jest oknem mózgu na świat. Jest to przyrząd optyczny, który przekształca fotony na sygnały elektryczne, które ludzie uczą się rozpoznawać jako światło i kolor. Jednak mimo całej swojej imponującej zdolności adaptacyjnej, oko – jak każdy instrument optyczny – ma ograniczenia. Wśród nich jest tak zwany bliski punkt, poza którym oko nie może się skupić. Bliski punkt ogranicza odległość, z której ludzie mogą wyraźnie widzieć obiekty.

Z przodu oka znajduje się twarda, przezroczysta warstwa zwana rogówką, która przypomina stałą soczewkę, której nie można regulować. Za rogówką znajduje się płyn zwany cieczą wodnistą, który wypełnia przestrzeń między rogówką a soczewką. Soczewka jest przezroczysta jak rogówka, ale jej kształt można zmienić, aby skupić się na obiektach znajdujących się w różnych odległościach. Z obiektywu lekkie podróże przez kolejną warstwę płynu zwaną ciałem szklistym do siatkówki — warstwę komórek z tyłu oko, które tłumaczy sygnały świetlne na impulsy nerwowe, które przemieszczają się wzdłuż nerwu wzrokowego do mózgu.

Gdy światło przechodzi przez soczewkę, ulega załamaniu lub załamaniu. Soczewka zagina równoległe promienie światła tak, że spotykają się w ognisku. Odległość od obiektywu do jego ogniska nazywana jest ogniskową. Jeśli światło odbija się od obiektu, a następnie przechodzi przez soczewkę skupiającą, promienie świetlne są załamywane, tworząc obraz. Punkt, w którym powstaje obraz i rozmiar obrazu zależą od ogniskowej obiektywu i położenia obiektu względem obiektywu.

Zależność między ogniskową a położeniem obrazu określa równanie obiektywu: 1/L + 1/L' = 1/f, gdzie L to odległość między soczewką a obiektem, L' to odległość od soczewki do tworzonego obrazu, a f to ogniskowa długość. Odległość od soczewki oka do siatkówki wynosi nieco ponad 1,7 cm, więc dla oka ludzkiego L' jest zawsze takie samo; tylko L, odległość do obiektu i f (ogniskowa) zmieniają się. Twoje oko zmienia ogniskową soczewki tak, że obraz zawsze tworzy się na siatkówce. Aby ustawić ostrość na odległym obiekcie, obiektyw dostosowuje ogniskową około 1,7 cm.

To, czy obiektyw powiększa obiekt, zależy od położenia obiektu w stosunku do ogniskowej obiektywu. Powiększenie określa równanie M = -L' / L, gdzie - podobnie jak w poprzednim równaniu - L jest odległością od obiektu, a L' jest odległością od soczewki do tworzonego przez nią obrazu. Ludzkie oko ma jednak ograniczenia; do tej pory może regulować tylko swoją ogniskową, więc nie może wyraźnie skupić się na niczym bliższym niż bliski punkt. Dla osób o dobrym wzroku bliski punkt ma zwykle około 25 cm; gdy ludzie się starzeją, bliski punkt staje się większy.

Ponieważ L' dla ludzkiego oka jest zawsze takie samo — 1,7 cm — jedynym parametrem w równaniu powiększenia, który się zmienia, jest L lub odległość do oglądanego obiektu. Ponieważ ludzie nie mogą skupić się na niczym poza bliskim punktem, maksymalne powiększenie ludzkiego oka — pod względem wielkości obraz, który tworzy się na siatkówce w porównaniu z rozmiarem samego obiektu – znajduje się w punkcie bliskim, gdy M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Ogólnie jest to określane jako powiększenie 1x, a powiększenie dla instrumentów optycznych, takich jak lupy, jest zwykle definiowane przez porównanie go z normalnym widzeniem. Obrazy, które tworzą się na siatkówce są odwrócone lub do góry nogami, chociaż mózgowi to nie przeszkadza — nauczył się interpretować otrzymywane informacje tak, jakby zamiast tego obraz był prawą stroną do góry.