How big is Najmniejszy obiekt widoczny gołym okiem?

Najmniejszy obiekt, jaki człowiek może dostrzec bez mikroskopu czy lupy, ma około 0,1 milimetra, czyli 100 mikrometrów, szerokości. Mikrometr to milionowa część metra. To granica ludzkiego wzroku, a nie obiekt, i podana wartość jest przybliżona: zależy od oczu patrzącego, od oświetlenia i od tego, jak blisko się obiekt trzyma.

Rozmiar

Granica wynika z ostrości wzroku, czyli zdolności oka do dostrzegania drobnych szczegółów. Osoba z prawidłowym wzrokiem, określanym jako 20/20, może rozróżnić szczegół widziany pod kątem 1 minuty kątowej, czyli jednej sześćdziesiątej stopnia. Na tablicy do badania wzroku każda kreska liter w wierszu 20/20 jest widziana pod takim kątem.

To, jak duży szczegół mieści się w tym kącie, zależy od odległości. Osoba z idealnym wzrokiem może ustawić ostrość na obiektach położonych nawet w odległości około 25 centymetrów, którą nazywa się punktem bliskim. Z odległości 25 centymetrów 1 minuta kątowa obejmuje około 73 mikrometrów. Po zaokrągleniu w górę daje to około 0,1 milimetra, czyli rozmiar, który podręcznik OpenStax Microbiology podaje dla obiektu widocznego bez mikroskopu.

Granicę podnosi kilka czynników. Punkt bliski z wiekiem się oddala, więc starsze oczy nie mogą przybliżyć drobnych rzeczy tak bardzo. Słabe światło, niski kontrast oraz nieskorygowana krótkowzroczność lub dalekowzroczność także zmniejszają ostrość wzroku.

Porównania rozmiarów

• Ludzka komórka jajowa ma około 120 mikrometrów średnicy, czyli nieco więcej niż granica. Typowa komórka zwierzęca o średnicy 10–100 mikrometrów nie jest szersza niż granica.
• Ludzki włos o szerokości 80–100 mikrometrów jest mniej więcej tak szeroki jak granica.
• Ziarno gruboziarnistego mułu o średnicy 50 mikrometrów to połowa granicy. Gleboznawcy zwracają uwagę, że pojedynczych ziaren mułu nie widać bez powiększenia, natomiast ziarna piasku można zobaczyć.
• Milimetr, czyli najmniejsza działka na linijce z podziałką metryczną, jest 10 razy większy niż granica.
• Czytane z odległości 6 metrów, litery z wiersza 20/20 na tablicy do badania wzroku mają około 8,7 milimetra wysokości, a każda kreska ma około 1,7 milimetra szerokości.

Co ogranicza oko

Ostrość wzroku ograniczają trzy rzeczy. Światło lekko się rozprasza, przechodząc przez źrenicę, a zjawisko to nazywa się dyfrakcją. Układ optyczny oka nie skupia światła idealnie, a te niedoskonałości, zwane aberracjami, także zamazują obraz. Wreszcie siatkówka, czyli światłoczuła warstwa z tyłu oka, rejestruje obraz za pomocą osobnych komórek, których rozmieszczenie samo wyznacza granicę.

Szczegóły są najostrzejsze pośrodku siatkówki, gdzie komórki światłoczułe zwane czopkami leżą w odstępach około 2,5 mikrometra. Już w odległości kilku minut kątowych od środka ostrość jest mierzalnie gorsza. Źrenica o szerokości około 3–5 milimetrów zapewnia najlepszą równowagę między dyfrakcją a rozmyciem obrazu.

Dostrzeganie szczegółów a zauważanie czegoś

Wartość 0,1 milimetra dotyczy rozróżniania szczegółów, takich jak kreski liter na tablicy do badania wzroku. W innych zadaniach można zajść dalej. Stwierdzenie, czy kropka lub linia w ogóle tam jest, albo czy dwie linie są przesunięte względem siebie, może się udać także przy szczegółach drobniejszych niż granica normalnej ostrości wzroku. Aby zauważyć kropkę lub linię, wystarczy, że istnieje, a jej szczegóły nie są potrzebne.

Źródła

• 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.