מה הגודל של האובייקט הקטן ביותר אשר ניתן לראות בעין בלתי מזוינת?

העצם הקטן ביותר שאדם יכול להבחין בו בלי מיקרוסקופ או זכוכית מגדלת הוא ברוחב של כ-0.1 מילימטרים, או 100 מיקרומטרים. מיקרומטר הוא מיליונית המטר. זה גבול של הראייה האנושית, ולא עצם של ממש, והמספר משוער: הוא תלוי בעיניו של המתבונן, בתאורה ובמרחק שבו מחזיקים את העצם.

גודל

הגבול נובע מחדות הראייה, היכולת של העין לראות פרטים עדינים. אדם בעל ראייה תקינה, הנקראת 20/20, יכול להבחין בפרט הנפרש על דקת קשת אחת, שהיא חלק אחד משישים של מעלה. בטבלת בדיקת ראייה, כל קו באותיות בשורת 20/20 נפרש על זווית זו.

גודלו של הפרט שהזווית הזאת מכסה תלוי במרחק. אדם בעל ראייה אידיאלית יכול למקד את מבטו בעצמים הנמצאים במרחק של כ-25 סנטימטרים בלבד, מרחק הנקרא נקודת הקרוב. ב-25 סנטימטרים, דקת קשת אחת נפרשת על פני כ-73 מיקרומטרים. בעיגול כלפי מעלה מתקבל כ-0.1 מילימטרים, הגודל שספר הלימוד Microbiology של OpenStax מציין לעצם הנראה בלי מיקרוסקופ.

כמה גורמים מגדילים את הגבול. נקודת הקרוב מתרחקת עם הגיל, ולכן עיניים מבוגרות אינן יכולות לקרב עצמים קטנים אליהן כל כך. גם תאורה עמומה, ניגודיות נמוכה וקוצר ראייה או רחק ראייה שלא תוקנו פוגעים בחדות הראייה.

השוואות גודל

• תא ביצה אנושי, הביצית, ברוחב כ-120 מיקרומטרים, גדול במעט מהגבול. תא טיפוסי של בעל חיים, ברוחב 10–100 מיקרומטרים, אינו רחב יותר מהגבול.
• שערת אדם, ברוחב 80–100 מיקרומטרים, רחבה בערך כמו הגבול.
• גרגיר טין גס, ברוחב 50 מיקרומטרים, הוא מחצית מהגבול. מדעני קרקע מציינים שגרגירי טין בודדים אי אפשר לראות בלי הגדלה, ואילו גרגרי חול אפשר.
• מילימטר, החלוקה הקטנה ביותר בסרגל מטרי, גדול פי 10 מהגבול.
• כשקוראים ממרחק 6 מטרים, האותיות בשורת 20/20 בטבלת בדיקת ראייה בגובה כ-8.7 מילימטרים, ורוחבו של כל קו כ-1.7 מילימטרים.

מה מגביל את העין

חדות הראייה מוגבלת בשלושה גורמים. אור מתפשט מעט כשהוא עובר דרך האישון, תופעה הנקראת עקיפה. האופטיקה של העין אינה ממקדת באופן מושלם, והפגמים האלה, הנקראים סטיות אופטיות, גם הם מטשטשים את התמונה. והרשתית, השכבה הרגישה לאור בחלק האחורי של העין, מתעדת את התמונה באמצעות תאים נפרדים, והמרווח ביניהם קובע גבול משלו.

הפרטים חדים ביותר במרכז הרשתית, שבו תאי חישת אור הנקראים חרוטים ארוזים במרווחים של כ-2.5 מיקרומטרים. במרחק של כמה דקות קשת בלבד מהמרכז, חדות הראייה כבר ירודה באופן מדיד. אישון ברוחב של כ-3–5 מילימטרים נותן את האיזון הטוב ביותר בין עקיפה לטשטוש.

לראות פרטים ולהבחין במשהו

הערך 0.1 מילימטרים מתאים להבחנה בפרטים, כמו קווי האותיות בטבלת בדיקת ראייה. משימות אחרות יכולות להגיע רחוק יותר. זיהוי אם קיימת נקודה או קו בכלל, או אם שני קווים אינם מיושרים, יכול להצליח גם בפרטים עדינים מגבול חדות הראייה התקינה. כדי להבחין בנקודה או בקו, די בכך שהם קיימים, ואין צורך באף אחד מהפרטים שלהם.

מקורות

• 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.