Hvad er den maksimale forstørrelse af det menneskelige øje?

Øjet er hjernens vindue på verden. Det er et optisk instrument, som omsætter fotoner til elektriske signaler, som mennesker lærer at genkende som lys og farve. For al sin imponerende tilpasningsevne, men det øjenlignende optiske instrument - har begrænsninger. Blandt disse er det såkaldte nærpunkt, ud over hvilket øjet ikke kan fokusere. Nærpunktet begrænser afstanden, hvor mennesker kan se objekter tydeligt.

Struktur i øjet

På forsiden af ​​øjet kaldes et hårdt gennemsigtigt lag hornhinden, som er som en fast linse, der ikke kan justeres. Bag hornhinden er en væske kaldet vandig humor, som fylder rummet mellem hornhinden og linsen. Linsen er gennemsigtig som hornhinden, men den kan omformes til at fokusere på objekter på forskellige afstande. Fra linsen bevæger lyset gennem et andet lag væske, der hedder det glasagtige humor til nethinden - laget af celler på bagsiden af ​​øjet, som oversætter lyssignaler til nerveimpulser, som bevæger sig langs synsnerven til hjernen.

Objektiver

Da lyset bevæger sig gennem en linse, er det bøjet eller refrakteret. Linsen bøjer parallelle stråler af lys, så de møder på et brændpunkt. Afstanden fra linsen til dens brændpunkt kaldes brændvidde. Hvis lyset hopper ud af en genstand og derefter bevæger sig gennem en konvergerende linse, er lysstrålerne bøjet for at danne et billede. Det punkt, hvor billedet dannes, og billedets størrelse afhænger af objektivets brændvidde og objektets placering i forhold til objektivet.

Linsens ligning

Forholdet mellem fokal længde og placeringen af ​​et billede er defineret af linsekvationen: 1 /L + 1 /L '= 1 /f, hvor L er afstanden mellem en linse og et objekt, L' er afstanden fra linsen til billedet det danner og f er brændvidde. Afstanden fra øjets linsen til nethinden er lidt over 1,7 cm, så for det menneskelige øje er L 'altid det samme; kun L, afstanden til objektet og f (brændvidden) ændres. Dit øje ændrer brændvidden af ​​objektivet, så billedet altid dannes på nethinden. For at fokusere på en objekt langt væk justerer linsen sig til en brændvidde på cirka 1,7 cm.

Forstørrelse

Om en linse forstørrer et objekt afhænger af, hvor objektet er i forhold til brændvidden af linsen. Forstørrelsen er givet ved ligningen M = -L '/L, hvor-ligesom i den foregående ligning-L er afstanden til objektet, og L' er afstanden fra linsen til det billede, den danner. Det menneskelige øje har dog grænser; det kan kun justere brændvidden hidtil, og så kan den ikke fokusere tydeligt på noget tættere end nærpunktet. For folk med godt syn er det nærmeste punkt normalt omkring 25 cm; da folk bliver ældre, bliver nærpunktet større.

Maksimal forstørrelse

Da L 'for det menneskelige øje altid er det samme-1,7 cm-den eneste parameter i forstørrelsesligningen, der ændrer sig, er L eller afstanden til objektet set. Fordi mennesker ikke kan fokusere på noget ud over det nærmeste punkt, er den maksimale forstørrelse af det menneskelige øje - hvad angår størrelsen af ​​billedet, der danner på nethinden i sammenligning med selve objektets størrelse - på det nærmeste punkt, når M = 1,7 cm /25 cm = 0,068 cm. Generelt defineres dette for at være 1x forstørrelse, og forstørrelse for optiske instrumenter som forstørrelsesglas defineres typisk ved at sammenligne det med normal vision. Billeder, der danner på nethinden, er omvendte eller på hovedet, selv om hjernen ikke har noget imod det er lært at fortolke den information, den modtager som om billedet var højre side i stedet.