کوچک‌ترین جسمی که انسان بدون میکروسکوپ یا ذره‌بین می‌تواند تشخیص دهد، حدود 0.1 میلی‌متر یا 100 میکرومتر پهنا دارد. یک میکرومتر یک میلیونیم متر است. این حد بینایی انسان است، نه یک جسم، و عدد آن تقریبی است؛ به چشم‌های بیننده، نور محیط و فاصلهٔ جسم از چشم بستگی دارد.

اندازه

این حد از حدت بینایی ناشی می‌شود، یعنی توانایی چشم در دیدن جزئیات ریز. فردی با بینایی عادی، که 20/20 نامیده می‌شود، می‌تواند جزئیاتی را تشخیص دهد که زاویه‌ای برابر 1 دقیقهٔ قوسی، یعنی یک‌شصتم درجه، را می‌پوشاند. در جدول بینایی‌سنجی، هر خط تشکیل‌دهندهٔ حروف ردیف 20/20 همین زاویه را می‌پوشاند.

اندازهٔ جزئیاتی که این زاویه می‌پوشاند، به فاصله بستگی دارد. فردی با بینایی ایدئال می‌تواند روی اجسامی تا حدود 25 سانتی‌متری چشم تمرکز کند؛ این فاصله نقطهٔ نزدیک نامیده می‌شود. در فاصلهٔ 25 سانتی‌متر، 1 دقیقهٔ قوسی حدود 73 میکرومتر را می‌پوشاند. با گرد کردن به بالا، حدود 0.1 میلی‌متر به دست می‌آید؛ این همان اندازه‌ای است که کتاب درسی Microbiology از OpenStax برای دیده شدن یک جسم بدون میکروسکوپ ذکر می‌کند.

چند عامل باعث می‌شوند این حد بزرگ‌تر شود. نقطهٔ نزدیک با افزایش سن دورتر می‌شود و بنابراین چشم‌های مسن‌تر نمی‌توانند چیزهای ریز را تا این اندازه نزدیک بیاورند. نور کم، کنتراست پایین و نزدیک‌بینی یا دوربینی اصلاح‌نشده نیز حدت بینایی را کاهش می‌دهند.

مقایسهٔ اندازه

یک سلول تخم انسان، یعنی تخمک، حدود 120 میکرومتر قطر دارد، کمی بزرگ‌تر از این حد. یک سلول جانوری معمولی، با پهنای 10 تا 100 میکرومتر، پهن‌تر از این حد نیست.
یک تار موی انسان که 80 تا 100 میکرومتر پهنا دارد، تقریباً به پهنای این حد است.
یک دانهٔ سیلت درشت، با پهنای 50 میکرومتر، نصف این حد است. خاک‌شناسان یادآوری می‌کنند که دانه‌های سیلت را به‌تنهایی بدون بزرگ‌نمایی نمی‌توان دید، اما دانه‌های ماسه را می‌توان.
یک میلی‌متر، کوچک‌ترین بخش‌بندی خط‌کش متریک، 10 برابر این حد است.
وقتی از فاصلهٔ 6 متری خوانده می‌شوند، حروف ردیف 20/20 جدول بینایی‌سنجی حدود 8.7 میلی‌متر ارتفاع دارند و پهنای هر خط آن‌ها حدود 1.7 میلی‌متر است.

آنچه چشم را محدود می‌کند

سه عامل حدت بینایی را محدود می‌کنند. نور هنگام عبور از مردمک کمی پخش می‌شود؛ این اثر پراش نام دارد. سامانهٔ نوری چشم نور را کاملاً کانونی نمی‌کند و این نقص‌ها، که ابیراهی نام دارند، تصویر را نیز تار می‌کنند. و شبکیه، لایهٔ حساس به نور در پشت چشم، تصویر را با سلول‌های جدا از هم ثبت می‌کند و فاصلهٔ این سلول‌ها خودش حدی تعیین می‌کند.

جزئیات در مرکز شبکیه از هر جای دیگر واضح‌تر دیده می‌شود؛ مرکز شبکیه جایی است که سلول‌های حساس به نور به نام مخروط‌ها با فاصلهٔ حدود 2.5 میکرومتر از هم کنار هم چیده شده‌اند. تنها چند دقیقهٔ قوسی دورتر از مرکز، حدت بینایی همان‌جا هم به‌طور قابل‌اندازه‌گیری کمتر است. مردمکی با پهنای حدود 3 تا 5 میلی‌متر بهترین تعادل را میان پراش و تاری ایجاد می‌کند.

دیدن جزئیات و تشخیص وجود چیزی

عدد 0.1 میلی‌متر برای تشخیص جزئیات است، مانند خطوط حروف روی جدول بینایی‌سنجی. کارهای دیگر می‌توانند از این هم فراتر بروند. تشخیص اینکه نقطه یا خطی اصلاً وجود دارد یا نه، یا اینکه دو خط با هم هم‌راستا نیستند، با جزئیاتی ریزتر از حد عادی حدت بینایی هم ممکن است. برای متوجه شدن نقطه یا خط فقط لازم است که وجود داشته باشد، نه اینکه جزئیاتش دیده شود.

منابع

Types of Microorganisms. In Microbiology. OpenStax, 2016.
Visual Acuity. In Webvision: The Organization of the Retina and Visual System. University of Utah.
Physics of the Eye. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
Zona Pellucida Genes and Proteins: Essential Players in Mammalian Oogenesis and Fertility. Wassarman and Litscher, Genes, 2021.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Soil Survey Manual. Agriculture Handbook No. 18. U.S. Department of Agriculture, 2017.

Report a Problem

for کوچک‌ترین جسم قابل‌مشاهده با چشم غیرمسلح