Innehåll
Ögat är hjärnans fönster i världen. Det är ett optiskt instrument som översätter fotoner till elektriska signaler som människor lär sig känna igen som ljus och färg. För alla dess imponerande anpassningsförmåga har emellertid ögat - som alla optiska instrument - begränsningar. Bland dessa är den så kallade nära punkten, utöver vilken ögat inte kan fokusera. Nära punkten begränsar avståndet på vilket människor kan se föremål tydligt.
Ögonstruktur
Framför ögat är ett tufft, transparent lager som kallas hornhinnan, som är som en fast lins som inte kan justeras. Bakom hornhinnan finns en vätska som kallas vattenhaltig humor, som fyller utrymmet mellan hornhinnan och linsen. Linsen är transparent som hornhinnan, men den kan omformas för att fokusera på föremål på olika avstånd. Från linsen reser ljuset genom ett annat vätskeskikt som kallas glasögonhumören till näthinnan - skiktet av celler på baksidan av ögat som översätter ljussignaler till nervimpulser, som rör sig längs synsnerven till hjärnan.
linser
När ljuset rör sig genom en lins böjs eller bryts det. Linsen böjer parallella ljusstrålar så att de möts vid en kontaktpunkt. Avståndet från linsen till dess kontaktpunkt kallas brännvidden. Om ljus studsar från ett objekt och sedan reser genom en konvergerande lins böjs ljusstrålarna för att bilda en bild. Punkten där bilden bildas och bildens storlek beror på linsens brännvidd och objektets placering relativt linsen.
Linsekvationen
Förhållandet mellan brännvidd och platsens bild definieras av linsekvationen: 1 / L + 1 / L = 1 / f, där L är avståndet mellan en lins och ett objekt, L är avståndet från linsen till bilden den bildar och f är brännvidden. Avståndet från ögatlinsen till näthinnan är drygt 1,7 cm, så för det mänskliga ögat är L alltid detsamma; endast L, avståndet till objektet och f (brännvidden) förändras. Ditt öga ändrar brännvidden på linsen så att bilden alltid bildas på näthinnan. För att fokusera på ett föremål långt borta anpassas linsen till en brännvidd på cirka 1,7 cm.
Förstoring
Huruvida en lins förstorar ett objekt beror på var objektet är relativt linsens brännvidd. Förstoringen ges av ekvationen M = -L / L, där - precis som i föregående ekvation - L är avståndet till objektet och L är avståndet från linsen till bilden det bildar. Det mänskliga ögat har dock gränser; den kan bara justera sin brännvidd hittills, och så kan den inte fokusera tydligt på något närmare än nära punkten. För personer med god syn är närmaste punkten vanligtvis cirka 25 cm; när människor åldras blir närmespunkten större.
Maximal förstoring
Eftersom L för det mänskliga ögat alltid är detsamma - 1,7 cm - är den enda parametern i förstoringsekvationen som förändras L eller avståndet till det visade objektet. Eftersom människor inte kan fokusera på allt bortom nära punkten, är den maximala förstoringen av det mänskliga ögat - i termer av storleken på bilden som bildas på näthinnan jämfört med storleken på själva objektet - närmast när M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. I allmänhet definieras detta vara 1x förstoring, och förstoring för optiska instrument som förstoringsglas definieras vanligtvis genom att jämföra det med normalt syn. Bilder som bildas på näthinnan är inverterade eller upp och ner, även om hjärnan inte tänker - dess lärde sig att tolka informationen den får som om bilden stod på höger sida istället.