Indhold
Øjet er hjernevinduet i verden. Det er et optisk instrument, der oversætter fotoner til elektriske signaler, som mennesker lærer at genkende som lys og farve. For al dens imponerende tilpasningsevne har øjnene - som ethvert optisk instrument - imidlertid begrænsninger. Blandt disse er det såkaldte næste punkt, ud over hvilket øjet ikke kan fokusere. Det nærmeste punkt begrænser afstanden, hvorpå mennesker kan se objekter tydeligt.
Øjenstruktur
Foran på øjet er et hårdt, gennemsigtigt lag kaldet hornhinden, som er som en fast linse, der ikke kan justeres. Bag hornhinden er en væske kaldet den vandige humor, der udfylder rummet mellem hornhinden og linsen. Objektivet er gennemsigtigt som hornhinden, men det kan omformes til at fokusere på genstande i forskellige afstande. Fra linsen bevæger lys sig gennem et andet væskelag kaldet den glasagtige humor til nethinden - laget af celler bag på øjet, der oversætter lyssignaler til nerveimpulser, der bevæger sig langs synsnerven til hjernen.
Linser
Når lys bevæger sig gennem en linse, bøjes eller brydes det. Linsen bøjer parallelle lysstråler, så de mødes ved et samlingspunkt. Afstanden fra linsen til dets omdrejningspunkt kaldes brændvidden. Hvis lys spretter fra en genstand og derefter bevæger sig gennem en konvergerende linse, bøjes lysstrålene for at danne et billede. Punktet hvor billedet dannes og størrelsen på billedet afhænger af brændvidden på objektivet og objektets placering i forhold til linsen.
Objektivligningen
Forholdet mellem brændvidde og placering af et billede defineres af linsens ligning: 1 / L + 1 / L = 1 / f, hvor L er afstanden mellem en linse og et objekt, L er afstanden fra linsen til det billede, det danner, og f er brændvidden. Afstanden fra øjenlinsen til nethinden er lidt over 1,7 cm, så for det menneskelige øje er L altid den samme; kun L, afstanden til objektet og f (brændvidden) ændres. Dit øje ændrer brændvidden på dens linse, så billedet altid dannes på nethinden. For at fokusere på et objekt langt væk justeres objektivet til en brændvidde på cirka 1,7 cm.
Forstørrelse
Hvorvidt en linse forstørrer et objekt afhænger af, hvor objektet er i forhold til brændvidden på objektivet. Forstørrelsen gives ved ligningen M = -L / L, hvor - ligesom i den forrige ligning - L er afstanden til objektet, og L er afstanden fra linsen til det billede, den danner. Det menneskelige øje har imidlertid grænser; den kan kun justere sin brændvidde indtil videre, og så kan den ikke fokusere tydeligt på noget tættere end det nære punkt. For mennesker med godt syn er det nærliggende punkt normalt ca. 25 cm; Når folk bliver ældre, bliver det nærmeste punkt større.
Maksimal forstørrelse
Da L for det menneskelige øje altid er det samme - 1,7 cm - er den eneste parameter i forstørrelsesligningen, der ændrer sig, L eller afstanden til det viste objekt. Fordi mennesker ikke kan fokusere på noget, der ligger uden for det nære punkt, er den maksimale forstørrelse af det menneskelige øje - med hensyn til størrelsen på det billede, der dannes på nethinden sammenlignet med størrelsen på selve objektet - på det nærliggende punkt, når M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Generelt defineres dette som 1x forstørrelse, og forstørrelse for optiske instrumenter som forstørrelsesglas defineres typisk ved at sammenligne det med normalt syn. Billeder, der dannes på nethinden, er omvendt eller omvendt, selvom hjernen ikke har noget imod det - lærte det at fortolke de oplysninger, den modtager, som om billedet i højre side var opad.