Что такое максимальное увеличение человеческого глаза?

Глаз - это окно мозга в мир. Это оптический прибор, который преобразует фотоны в электрические сигналы, которые люди учатся распознавать как свет и цвет. Однако при всей своей впечатляющей приспособляемости глаз, как и любой оптический инструмент, имеет ограничения. Среди них - так называемая ближняя точка, за которой глаз не может сфокусироваться. Ближайшая точка ограничивает расстояние, на котором люди могут четко видеть объекты.

В передней части глаза находится жесткий прозрачный слой, называемый роговицей, который похож на фиксированную линзу, которую нельзя отрегулировать. За роговицей находится жидкость, называемая водянистой влагой, которая заполняет пространство между роговицей и хрусталиком. Хрусталик прозрачен, как роговица, но его можно изменить, чтобы фокусироваться на объектах, находящихся на разном расстоянии. Из объектива, легкие путешествия через другой слой жидкости, называемый стекловидным телом, к сетчатке - слой клеток в задней части глаз, который преобразует световые сигналы в нервные импульсы, которые проходят по зрительному нерву в мозг.

Когда свет проходит через линзу, он изгибается или преломляется. Линза изгибает параллельные лучи света так, чтобы они встречались в фокусе. Расстояние от объектива до его фокальной точки называется фокусным расстоянием. Если свет отражается от объекта, а затем проходит через собирающую линзу, световые лучи изгибаются, образуя изображение. Точка формирования изображения и размер изображения зависят от фокусного расстояния объектива и положения объекта относительно объектива.

Связь между фокусным расстоянием и положением изображения определяется уравнением линзы: 1 / L + 1 / L '= 1 / f, где L - расстояние между линзой и объектом, L '- расстояние от линзы до изображения, которое она формирует, а f - фокусное расстояние длина. Расстояние от хрусталика глаза до сетчатки немного больше 1,7 см, поэтому для человеческого глаза L 'всегда одинаково; изменяются только L, расстояние до объекта и f (фокусное расстояние). Ваш глаз изменяет фокусное расстояние своей линзы, так что изображение всегда формируется на сетчатке. Чтобы сфокусироваться на удаленном объекте, объектив настраивается на фокусное расстояние около 1,7 см.

Увеличивает ли объектив объект, зависит от его положения относительно фокусного расстояния объектива. Увеличение задается уравнением M = -L '/ L, где, как и в предыдущем уравнении, L - это расстояние до объекта, а L' - это расстояние от линзы до изображения, которое он формирует. Однако человеческий глаз имеет пределы; он может регулировать только фокусное расстояние, поэтому он не может четко сфокусироваться на чем-либо более близком, чем ближайшая точка. Для людей с хорошим зрением ближайшая точка обычно составляет около 25 см; по мере того как люди стареют, ближайшая точка становится больше.

Поскольку L 'для человеческого глаза всегда одно и то же - 1,7 см, единственный параметр в уравнении увеличения, который изменяется, - это L или расстояние до просматриваемого объекта. Поскольку люди не могут сосредоточиться ни на чем, кроме ближайшей точки, максимальное увеличение человеческого глаза - с точки зрения размера изображение, которое формируется на сетчатке по сравнению с размером самого объекта, находится в ближней точке, когда M = 1,7 см / 25 см = 0,068 см. Как правило, это увеличение 1x, а увеличение для оптических инструментов, таких как лупы, обычно определяется путем сравнения его с нормальным зрением. Изображения, которые формируются на сетчатке, перевернуты или перевернуты, хотя мозг не возражает - он научился интерпретировать информацию, которую он получает, как если бы вместо этого изображение было перевернутым.