Содержание
Глаз - это окно мозгов в мир. Это оптический инструмент, который переводит фотоны в электрические сигналы, которые люди учатся распознавать как свет и цвет. Однако при всей его впечатляющей приспособляемости глаз, как и любой оптический инструмент, имеет ограничения. Среди них так называемая ближняя точка, за которой глаз не может сфокусироваться. Ближайшая точка ограничивает расстояние, на котором люди могут ясно видеть объекты.
Строение глаза
В передней части глаза находится прочный прозрачный слой, называемый роговицей, который похож на неподвижную линзу, которую невозможно отрегулировать. За роговицей находится жидкость, называемая водным юмором, которая заполняет пространство между роговицей и хрусталиком. Линза прозрачна, как роговица, но ее можно изменить, чтобы сфокусироваться на объектах на разных расстояниях. Из хрусталика свет проходит через другой слой жидкости, называемый стекловидным телом, в сетчатку - слой клеток в задней части глаза, которые преобразуют световые сигналы в нервные импульсы, которые перемещаются по зрительному нерву в мозг.
линзы
Когда свет проходит через линзу, он изгибается или преломляется. Линза изгибает параллельные лучи света так, чтобы они встречались в фокусе. Расстояние от объектива до его фокусной точки называется фокусным расстоянием. Если свет отражается от объекта, а затем проходит через сходящуюся линзу, лучи света изгибаются, образуя изображение. Точка, в которой формируется изображение, и размер изображения зависят от фокусного расстояния объектива и расположения объекта относительно объектива.
Уравнение объектива
Соотношение между фокусным расстоянием и местоположением изображения определяется уравнением объектива: 1 / L + 1 / L = 1 / f, где L - расстояние между объективом и объектом, L - расстояние от объектива до образ, который он формирует, и f это фокусное расстояние. Расстояние от хрусталика глаза до сетчатки составляет чуть более 1,7 см, поэтому для человеческого глаза L всегда одинаково; изменяются только L, расстояние до объекта и f (фокусное расстояние). Ваш глаз меняет фокусное расстояние объектива, так что изображение всегда формируется на сетчатке. Чтобы сфокусироваться на удаленном объекте, объектив настраивается на фокусное расстояние около 1,7 см.
увеличение
Увеличивает ли объектив объект, зависит от того, где находится объект относительно фокусного расстояния объектива. Увеличение задается уравнением M = -L / L, где, как и в предыдущем уравнении, L - это расстояние до объекта, а L - это расстояние от объектива до изображения, которое он формирует. Человеческий глаз, однако, имеет пределы; пока он может регулировать только свое фокусное расстояние, и поэтому он не может четко фокусироваться на чем-либо ближе, чем на ближней точке. Для людей с хорошим зрением ближняя точка обычно составляет около 25 см; с возрастом близкая точка становится больше.
Максимальное увеличение
Поскольку L для человеческого глаза всегда одинаков - 1,7 см, - единственным изменяемым параметром в уравнении увеличения является L или расстояние до рассматриваемого объекта. Поскольку люди не могут сфокусироваться на чем-либо за пределами ближней точки, максимальное увеличение человеческого глаза - с точки зрения размера изображения, которое формируется на сетчатке по сравнению с размером самого объекта - находится в ближней точке, когда M = 1,7 см / 25 см = 0,068 см. Как правило, это увеличение составляет 1х, а увеличение для оптических инструментов, таких как увеличительные стекла, обычно определяется путем сравнения его с нормальным зрением. Изображения, которые образуются на сетчатке, перевернуты или перевернуты вверх ногами, хотя мозг не возражает - его научили интерпретировать полученную информацию так, как если бы изображение находилось справа вверху.