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L'occhio è la finestra del cervello sul mondo. È uno strumento ottico, che traduce i fotoni in segnali elettrici che gli umani imparano a riconoscere come luce e colore. Nonostante la sua impressionante adattabilità, tuttavia, l'occhio - come qualsiasi strumento ottico - presenta dei limiti. Tra questi c'è il cosiddetto punto vicino, oltre il quale l'occhio non può mettere a fuoco. 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 una lente fissa che non può essere regolata. Dietro la cornea c'è un fluido chiamato umor acqueo, che riempie lo spazio tra la cornea e l'obiettivo. L'obiettivo è trasparente come la cornea, ma può essere rimodellato per mettere a fuoco oggetti a diverse distanze. Dalla lente, la luce viaggia attraverso un altro strato di fluido chiamato umor vitreo verso la 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.
Lenti a contatto
Quando la luce viaggia attraverso una lente, viene piegata o rifratta. L'obiettivo piega 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 si forma l'immagine e le dimensioni dell'immagine dipendono dalla lunghezza focale dell'obiettivo e dalla posizione dell'oggetto rispetto all'obiettivo.
L'equazione dell'obiettivo
La relazione tra lunghezza focale e posizione di un'immagine è definita 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 a l'immagine che forma e f è la lunghezza focale. La distanza dalla lente dell'occhio alla retina è di poco superiore a 1,7 cm, quindi per l'occhio umano L è sempre la stessa; cambia solo L, la distanza dall'oggetto e f (la lunghezza focale). Il tuo 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 regola su una lunghezza focale di circa 1,7 cm.
Ingrandimento
Il fatto che un obiettivo ingrandisca un oggetto dipende dalla posizione dell'oggetto rispetto alla lunghezza focale dell'obiettivo. L'ingrandimento è dato dall'equazione M = -L / L, dove — proprio come nell'equazione precedente — 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 finora, e quindi non può concentrarsi chiaramente su qualcosa di più vicino al punto vicino. Per le persone con una buona vista, il punto vicino è di solito circa 25 cm; con l'avanzare dell'età, il punto vicino diventa più grande.
Ingrandimento massimo
Poiché L per l'occhio umano è sempre lo stesso - 1,7 cm - l'unico parametro nell'equazione di ingrandimento che cambia è la L o la distanza dall'oggetto visualizzato. Poiché gli esseri umani non possono concentrarsi su qualcosa al di là del 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 vicino, quando M = 1,7 cm / 25 cm = .068 cm. Generalmente, questo è definito come ingrandimento 1x e l'ingrandimento per strumenti ottici come le lenti d'ingrandimento è in genere definito confrontandolo con la visione normale. Le immagini che si formano sulla retina sono capovolte o capovolte, anche se il cervello non si preoccupa: ha imparato a interpretare le informazioni che riceve come se l'immagine fosse invece capovolta.