El ojo es la ventana del cerebro en el mundo. Es un instrumento óptico, que traduce los fotones en señales eléctricas que los humanos aprenden a reconocer como luz y color. Sin embargo, a pesar de su impresionante adaptabilidad, el ojo -como cualquier instrumento óptico- tiene limitaciones. Entre estos se encuentra el llamado punto cercano, más allá del cual el ojo no puede enfocarse. El punto cercano limita la distancia a la que los humanos pueden ver objetos claramente.
Estructura del ojo
En la parte frontal del ojo hay una capa dura y transparente llamada córnea, que es como una lente fija que no se puede ajustar. Detrás de la córnea hay un fluido llamado humor acuoso, que llena el espacio entre la córnea y la lente. La lente es transparente como la córnea, pero se puede remodelar para enfocar los objetos a diferentes distancias. Desde la lente, la luz viaja a través de otra capa de líquido llamada humor vítreo hacia la retina, la capa de células en la parte posterior del ojo que transforma las señales de luz en impulsos nerviosos que viajan a lo largo del nervio óptico hasta el cerebro.
Lentes
Cuando la luz viaja a través de una lente, se dobla o se refracta. La lente curva rayos de luz paralelos para que se encuentren en un punto focal. La distancia desde la lente a su punto focal se denomina distancia focal. Si la luz rebota en un objeto y luego viaja a través de una lente convergente, los rayos de luz se doblan para formar una imagen. El punto donde se forma la imagen y el tamaño de la imagen dependen de la distancia focal de la lente y la ubicación del objeto en relación con la lente.
La ecuación de la lente
La relación entre la focal longitud y la ubicación de una imagen se define mediante la ecuación de la lente: 1 /L + 1 /L '= 1 /f, donde L es la distancia entre una lente y un objeto, L' es la distancia desde la lente a la imagen forma yf es la distancia focal. La distancia desde la lente del ojo a la retina es de poco más de 1.7 cm, por lo que para el ojo humano L 'es siempre la misma; solo L, la distancia al objeto y f (la distancia focal) cambian. Su ojo cambia la distancia focal de su lente para que la imagen siempre se forme en la retina. Para enfocarse en un objeto lejano, el objetivo se ajusta a una distancia focal de aproximadamente 1,7 cm.
Ampliación
Si un objetivo amplifica un objeto depende de dónde se encuentre el objeto en relación con la distancia focal de la lente El aumento viene dado por la ecuación M = -L '/L, donde, al igual que en la ecuación anterior, L es la distancia al objeto y L' es la distancia desde el objetivo hasta la imagen que forma. El ojo humano, sin embargo, tiene límites; solo puede ajustar su distancia focal hasta el momento, por lo que no puede enfocar claramente en nada más cerca que el punto cercano. Para las personas con buena vista, el punto cercano suele ser de unos 25 cm; a medida que las personas envejecen, el punto cercano se hace mayor.
Ampliación máxima
Como L 'para el ojo humano es siempre el mismo-1.7 cm-el único parámetro en la ecuación de ampliación que cambia es el L o la distancia al objeto visto. Debido a que los humanos no pueden enfocarse en nada más allá del punto cercano, la máxima ampliación del ojo humano -en términos del tamaño de la imagen que se forma en la retina en comparación con el tamaño del objeto mismo- está en el punto cercano, cuando M = 1.7 cm /25 cm = .068 cm. En general, esto se define como una ampliación de 1x, y la ampliación para instrumentos ópticos como lupas se define típicamente comparándola con la visión normal. Las imágenes que se forman en la retina se invierten o boca abajo, aunque al cerebro no le importa: se aprende a interpretar la información que recibe como si la imagen estuviese boca arriba.
