Ögat är hjärnans fönstret på världen. Det är ett optiskt instrument som översätter foton i elektriska signaler som människor lär sig känna igen som ljus och färg. För all sin imponerande anpassningsbarhet, det ögonliknande valfria optiska instrumentet, har dock begränsningar. Bland dessa är den så kallade nära punkten, bortom vilket ögat inte kan fokusera. Den närliggande punkten begränsar avståndet på vilket människor kan se objekt tydligt.

Struktur i ögat

Framsidan av ögat kallas ett hårdt genomskinligt lager hornhinnan, som är som en fast lins som inte kan justeras. Bakom hornhinnan är en vätska som kallas vattenhuman, 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 strömmar ljuset genom ett annat lager av vätska som kallas den vitriga blicken till näthinnan - det lager av celler på ögans baksida som översätter ljussignaler till nervimpulser som rör sig längs optennern i hjärnan.

Objektiv

Eftersom ljuset rör sig genom en linse är det böjt eller brytat. Linsen böjer parallella ljusstrålar så att de möts vid en kontaktpunkt. Avståndet från linsen till dess fokuspunkt kallas brännvidd. Om ljuset studsar ett objekt och sedan färdas genom en konvergerande lins, böjs ljusstrålarna för att bilda en bild. Poängen där bilden bildas och storleken på bilden beror på objektivets brännvidd och objektets placering i förhållande till linsen.

Linsens ekvation

Förhållandet mellan fokal längd och platsen för en 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 det bildar och f är brännvidd. Avståndet från ögonlinsens öga till näthinnan är lite över 1,7 cm, så för det mänskliga ögat är L 'alltid detsamma; endast L, avståndet till objektet och f (brännvidd) ändras. Ditt öga ändrar objektivets brännvidd så att bilden alltid bildas på näthinnan. Att fokusera på ett objekt långt bort, justerar linsen till en brännvidd på cirka 1,7 cm.

Förstoring

Om en objektiv förstorar ett objekt beror på var objektet är relativt brännvidd av linsen. Förstoringen ges av ekvationen M = -L '/L, där-precis som i föregående ekvation-L är avståndet till objektet och L' är avståndet från objektivet till den bild det bildar. Det mänskliga ögat har dock gränser; Det kan bara justera brännvidden hittills, så det kan inte fokusera tydligt på någonting närmare än närliggande punkt. För människor med god syn är den nära punkten vanligtvis ca 25 cm; När folk blir ålder blir närmre punkt större.

Maximal förstoring

Eftersom L 'för det mänskliga ögat alltid är samma-1,7 cm-den enda parametern i förstoringsekvationen som ändras är L eller avståndet till objektet som ses. Eftersom människor inte kan fokusera på någonting bortom den närliggande punkten, är den maximala förstoringen av det mänskliga ögat - i termer av storleken på bilden som bildas på näthinnan i jämförelse med själva objektets storlek - i närheten, när M = 1,7 cm /25 cm = 0,068 cm. I allmänhet definieras detta för att vara 1x förstoring och förstoring för optiska instrument som förstoringsglas definieras typiskt genom att jämföra det med normal syn. Bilder som bildas på näthinnan är inverterade eller upp och ner, även om hjärnan inte har något emot - det är lärt att tolka informationen som den mottar som om bilden var höger sida i stället.