L'occhio è la finestra del cervello sul mondo. È uno strumento ottico che traduce i fotoni in segnali elettrici che gli esseri umani imparano a riconoscere come luce e colore. Nonostante la sua notevole adattabilità, tuttavia, l'occhio di ogni strumento ottico ha delle limitazioni. Tra questi c'è il cosiddetto punto vicino, oltre il quale l'occhio non può focalizzarsi. Il punto vicino limita la distanza alla quale gli umani possono vedere chiaramente gli oggetti.

Struttura dell'occhio

Nella parte anteriore dell'occhio c'è uno strato duro e trasparente chiamato cornea, che è come un obiettivo fisso che non può essere regolato. Dietro la cornea si trova un fluido chiamato umor acqueo, che riempie lo spazio tra la cornea e la lente. L'obiettivo è trasparente come la cornea, ma può essere rimodellato per concentrarsi su oggetti a diverse distanze. Dalla lente, la luce viaggia attraverso un altro strato di fluido chiamato vitreo umorismo alla retina, lo strato di cellule nella parte posteriore dell'occhio che traduce i segnali luminosi in impulsi nervosi, che viaggiano lungo il nervo ottico fino al cervello.

Obiettivi

Quando la luce viaggia attraverso una lente, viene piegata o rifratta. La lente piega i raggi di luce paralleli in modo che si incontrino in un punto focale. La distanza dall'obiettivo al suo punto focale è chiamata lunghezza focale. Se la luce rimbalza su un oggetto e poi viaggia attraverso una lente convergente, i raggi di luce vengono piegati per formare un'immagine. Il punto in cui l'immagine si forma e la dimensione dell'immagine dipendono dalla lunghezza focale dell'obiettivo e dalla posizione dell'oggetto rispetto all'obiettivo.

L'equazione dell'obiettivo

La relazione tra focale la lunghezza e la posizione di un'immagine sono definite dall'equazione dell'obiettivo: 1 /L + 1 /L '= 1 /f, dove L è la distanza tra un obiettivo e un oggetto, L' è la distanza dall'obiettivo all'immagine si forma e f è la lunghezza focale. La distanza tra la lente dell'occhio e la retina è di poco più di 1,7 cm, quindi per l'occhio umano L 'è sempre la stessa; solo L, la distanza dall'oggetto ef (la lunghezza focale) cambiano. L'occhio cambia la lunghezza focale del suo obiettivo in modo che l'immagine si formi sempre sulla retina. Per mettere a fuoco un oggetto lontano, l'obiettivo si adatta a una lunghezza focale di circa 1,7 cm.

Ingrandimento

Se una lente ingrandisce un oggetto dipende da dove si trova l'oggetto rispetto alla lunghezza focale dell'obiettivo. L'ingrandimento è dato dall'equazione M = -L '/L, dove - proprio come nella precedente equazione - L è la distanza dall'oggetto e L' è la distanza dall'obiettivo all'immagine che forma. L'occhio umano, tuttavia, ha dei limiti; può solo regolare la sua lunghezza focale fino a quel momento, e quindi non può mettere a fuoco chiaramente qualcosa di più vicino al punto vicino. Per le persone con una buona vista, il punto vicino è in genere di circa 25 cm; quando la gente invecchia, il punto vicino diventa maggiore.

Massimo ingrandimento

Poiché L 'per l'occhio umano è sempre lo stesso - 1,7 cm - l'unico parametro nell'equazione di ingrandimento che cambia è L o la distanza dall'oggetto visualizzato. Poiché gli umani non possono concentrarsi su qualcosa che va oltre il punto vicino, il massimo ingrandimento dell'occhio umano - in termini di dimensioni dell'immagine che si forma sulla retina rispetto alle dimensioni dell'oggetto stesso - è nel punto più vicino, quando M = 1,7 cm /25 cm = 0,668 cm. Generalmente, questo è definito come ingrandimento 1x, e l'ingrandimento per strumenti ottici come gli occhiali di ingrandimento è in genere definito confrontandolo con una visione normale. Le immagini che si formano sulla retina sono invertite o capovolte, anche se il cervello non si preoccupa: ha imparato a interpretare le informazioni che riceve come se l'immagine fosse invece rivolta verso destra.