Het oog is het breinvenster over de wereld. Het is een optisch instrument, dat fotonen vertaalt in elektrische signalen die mensen leren herkennen als licht en kleur. Ondanks al zijn indrukwekkende aanpassingsvermogen heeft het oogachtige optische instrument echter beperkingen. Onder deze is het zogenaamde nabije punt, waarboven het oog zich niet kan concentreren. Het nabije punt beperkt de afstand waarmee mensen objecten duidelijk kunnen zien.

Structuur van het oog

Aan de voorkant van het oog bevindt zich een taaie, transparante laag genaamd het hoornvlies, wat lijkt op een vaste lens die niet kan worden aangepast. Achter het hoornvlies bevindt zich een vloeistof, de waterige humor, die de ruimte tussen het hoornvlies en de lens vult. De lens is transparant zoals het hoornvlies, maar kan worden aangepast om objecten op verschillende afstanden scherp te stellen. Vanuit de lens gaat het licht door een andere laag vloeistof, de glasvochthumor naar het netvlies - de laag cellen aan de achterkant van het oog die lichtsignalen vertalen in zenuwimpulsen, die langs de oogzenuw naar de hersenen reizen.

Lenzen

Terwijl het licht door een lens reist, is het gebogen of gebroken. De lens buigt evenwijdige lichtstralen zodat ze elkaar op een brandpunt ontmoeten. De afstand van de lens tot het brandpunt wordt de brandpuntsafstand genoemd. Als licht van een object terugkaatst en vervolgens door een convergerende lens reist, worden de lichtstralen gebogen om een ​​beeld te vormen. Het punt waar het beeld wordt gevormd en de grootte van het beeld hangen af ​​van de brandpuntsafstand van de lens en de locatie van het object ten opzichte van de lens.

De lensvergelijking

De relatie tussen het brandpunt lengte en de locatie van een afbeelding wordt bepaald door de lensvergelijking: 1 /L + 1 /L '= 1 /f, waarbij L de afstand tussen een lens en een object is, L' de afstand van de lens tot het beeld is het vormt en f is de brandpuntsafstand. De afstand van de ooglens tot het netvlies is iets meer dan 1,7 cm, dus voor het menselijk oog is L 'altijd hetzelfde; alleen L, de afstand tot het object en f (de brandpuntsafstand) veranderen. Je oog verandert de brandpuntsafstand van de lens zodat het beeld zich altijd op het netvlies vormt. Als u wilt scherpstellen op een object ver weg, stelt de lens zich in op een brandpuntsafstand van ongeveer 1,7 cm.

Vergroting

Of een lens een voorwerp vergroot, hangt af van waar het object zich bevindt ten opzichte van de brandpuntsafstand van de lens. De vergroting wordt gegeven door de vergelijking M = -L '/L, waarbij - net als in de vorige vergelijking - L de afstand tot het object is en L' de afstand van de lens tot het beeld dat het vormt. Het menselijk oog heeft echter grenzen; het kan alleen de brandpuntsafstand aanpassen tot nu toe, en dus kan het niet scherpstellen op iets dichterbij dan het dichtstbijzijnde punt. Voor mensen met een goed zicht is het dichtstbijzijnde punt meestal ongeveer 25 cm; naarmate mensen ouder worden, wordt het dichtstbijzijnde punt groter.

Maximale vergroting

Omdat L 'voor het menselijk oog altijd dezelfde is - 1,7 cm - is de enige parameter in de vergrotingsvergelijking die verandert de L of de afstand tot het bekeken object. Omdat mensen zich niet kunnen concentreren op iets voorbij het nabije punt, bevindt de maximale vergroting van het menselijk oog zich - in termen van de grootte van het beeld dat zich op het netvlies vormt ten opzichte van de grootte van het object zelf - in het nabije punt, wanneer M = 1,7 cm /25 cm = 0,068 cm. In het algemeen is dit gedefinieerd als 1x vergroting, en vergroting voor optische instrumenten zoals vergrootglazen wordt typisch gedefinieerd door het te vergelijken met normaal zicht. Afbeeldingen die zich vormen op het netvlies zijn omgekeerd of ondersteboven, hoewel de hersenen het niet erg vinden - het is geleerd om de informatie die het ontvangt te interpreteren alsof het beeld met de goede kant naar boven staat.