How big is Cel mai mic obiect vizibil cu ochiul liber?

Cel mai mic obiect pe care o persoană îl poate distinge fără microscop sau lupă are aproximativ 0,1 milimetri, adică 100 de micrometri, în lățime. Un micrometru este o milionime de metru. Aceasta este o limită a vederii umane, nu un obiect, iar valoarea este aproximativă: depinde de ochii observatorului, de iluminare și de cât de aproape este ținut obiectul.

Dimensiune

Limita provine din acuitatea vizuală, capacitatea ochiului de a vedea detalii fine. O persoană cu vedere normală, numită 20/20, poate distinge un detaliu care acoperă 1 minut de arc, o șaizecime de grad. Pe un tablou optotip, fiecare trăsătură a literelor de pe rândul 20/20 acoperă acest unghi.

Cât de mare este un detaliu acoperit de acest unghi depinde de distanță. O persoană cu vedere ideală poate focaliza obiecte aflate chiar și la aproximativ 25 de centimetri, o distanță numită punct proxim. La 25 de centimetri, 1 minut de arc acoperă aproximativ 73 de micrometri. Rotunjit în sus, rezultă aproximativ 0,1 milimetri, mărimea pe care manualul OpenStax Microbiology o indică pentru un obiect vizibil fără microscop.

Mai mulți factori măresc această limită. Punctul proxim se îndepărtează odată cu vârsta, așa că ochii mai în vârstă nu pot apropia obiectele mici la fel de mult. Lumina slabă, contrastul scăzut și miopia sau hipermetropia necorectate scad și ele acuitatea.

Comparații de dimensiune

• O celulă ovulară umană, ovul, are un diametru de aproximativ 120 de micrometri, puțin mai mare decât limita. O celulă animală obișnuită, cu un diametru de 10–100 de micrometri, nu este mai lată decât limita.
• Un fir de păr uman, cu o grosime de 80–100 de micrometri, este aproximativ la fel de lat ca limita.
• O granulă de silt grosier, de 50 de micrometri în diametru, reprezintă jumătate din limită. Pedologii notează că granulele individuale de silt nu se pot vedea fără mărire, în timp ce firele de nisip se pot vedea.
• Un milimetru, cea mai mică diviziune de pe o riglă metrică, este de 10 ori mai mare decât limita.
• Dacă se citesc de la 6 metri, literele de pe rândul 20/20 al unui tablou optotip au aproximativ 8,7 milimetri înălțime, iar fiecare trăsătură are aproximativ 1,7 milimetri lățime.

Ce limitează ochiul

Acuitatea vizuală este limitată de trei lucruri. Lumina se răspândește ușor când trece prin pupilă, fenomen numit difracție. Sistemul optic al ochiului nu focalizează perfect, iar aceste defecte, numite aberații, estompează și ele imaginea. În al treilea rând, retina, stratul sensibil la lumină din spatele ochiului, înregistrează imaginea cu celule separate, a căror distanță reciprocă stabilește o limită proprie.

Detaliile sunt cele mai clare în centrul retinei, unde celulele sensibile la lumină numite conuri sunt dispuse la aproximativ 2,5 micrometri una de alta. La doar câteva minute de arc de centru, acuitatea este deja măsurabil mai slabă. O pupilă cu un diametru de aproximativ 3–5 milimetri oferă cel mai bun echilibru între difracție și neclaritate.

Distingerea detaliilor și observarea unui lucru

Valoarea de 0,1 milimetri se referă la distingerea detaliilor, cum sunt trăsăturile literelor de pe un tablou optotip. Alte sarcini pot merge mai departe. Constatarea faptului că un punct sau o linie există, sau că două linii nu sunt aliniate, poate reuși cu detalii mai fine decât limita acuității normale. Pentru a observa un punct sau o linie este nevoie doar ca ele să existe, nu și de vreun detaliu al lor.

Surse

• 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.