Inhoud
Het oog is het breinvenster op de wereld. Het is een optisch instrument dat fotonen omzet in elektrische signalen die mensen leren herkennen als licht en kleur. Ondanks al zijn indrukwekkende aanpassingsvermogen heeft het oog echter, net als elk optisch instrument, beperkingen. Hieronder bevindt zich het zogenaamde nabije punt, waarbuiten het oog zich niet kan concentreren. Het nabije punt beperkt de afstand waarop mensen objecten duidelijk kunnen zien.
Structuur van het oog
Aan de voorkant van het oog bevindt zich een harde, transparante laag die het hoornvlies wordt genoemd, die 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 het kan worden hervormd om scherp te stellen op objecten op verschillende afstanden. Vanuit de lens reist licht door een andere laag vloeistof, de glasachtige humor genoemd, naar het netvlies - de laag cellen aan de achterkant van het oog die lichtsignalen omzet in zenuwimpulsen, die langs de optische zenuw naar de hersenen reizen.
lenzen
Terwijl licht door een lens reist, wordt het gebogen of gebroken. De lens buigt parallelle lichtstralen zodat ze elkaar ontmoeten op een brandpunt. De afstand van de lens tot het brandpunt wordt de brandpuntsafstand genoemd. Als licht van een object afketst 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 zijn afhankelijk van de brandpuntsafstand van de lens en de locatie van het object ten opzichte van de lens.
De lensvergelijking
De relatie tussen de brandpuntsafstand 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 dat het vormt en f is de brandpuntsafstand. De afstand van de lens van het oog 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. Om scherp te stellen op een object ver weg, stelt de lens zich in op een brandpuntsafstand van ongeveer 1,7 cm.
Vergroting
Of een lens een object 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 tot nu toe aanpassen en kan dus niet scherp stellen op iets dat dichterbij is dan het nabije punt. Voor mensen met een goed gezichtsvermogen is het dichtstbijzijnde punt meestal ongeveer 25 cm; naarmate mensen ouder worden, wordt het nabije punt groter.
Maximale vergroting
Omdat L voor het menselijk oog altijd hetzelfde 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, is de maximale vergroting van het menselijk oog - in termen van de grootte van het beeld dat zich op het netvlies vormt in vergelijking met de grootte van het object zelf - op het nabije punt, wanneer M = 1,7 cm / 25 cm = 0,068 cm. Over het algemeen wordt dit gedefinieerd als 1x vergroting, en vergroting voor optische instrumenten zoals vergrootglazen wordt meestal gedefinieerd door het te vergelijken met normaal zicht. Afbeeldingen die zich op het netvlies vormen, zijn omgekeerd of ondersteboven, hoewel de hersenen het niet erg vinden - ze hebben geleerd de informatie die ze ontvangt te interpreteren alsof het beeld in plaats daarvan rechtop staat.