How big is Найменший об’єкт, видимий неозброєному оку?

Найменший об’єкт, який людина може розгледіти без мікроскопа чи лупи, має в поперечнику близько 0,1 міліметра, або 100 мікрометрів. Мікрометр — це мільйонна частка метра. Це межа людського зору, а не об’єкт, і ця величина приблизна: вона залежить від очей спостерігача, освітлення та того, наскільки близько тримають предмет.

Розмір

Ця межа випливає з гостроти зору — здатності ока розрізняти дрібні деталі. Людина з нормальним зором, який називають 20/20, може розрізнити деталь, що охоплює 1 кутову мінуту, тобто одну шістдесяту градуса. На таблиці для перевірки зору кожен штрих літер у рядку 20/20 займає такий кут.

Наскільки велику деталь охоплює цей кут, залежить від відстані. Найближча відстань, на якій людина з ідеальним зором може сфокусуватися на предметі, становить приблизно 25 сантиметрів; її називають найближчою точкою ясного бачення. На відстані 25 сантиметрів 1 кутова мінута охоплює близько 73 мікрометрів. Округлено вгору це дає близько 0,1 міліметра — розмір, який підручник OpenStax Microbiology називає для об’єкта, видимого без мікроскопа.

Кілька чинників підвищують цю межу. З віком найближча точка ясного бачення віддаляється, тому літні люди не можуть піднести дрібні предмети так близько до очей. Тьмяне світло, низька контрастність і нескоригована короткозорість чи далекозорість також знижують гостроту зору.

Порівняння розмірів

• Людська яйцеклітина завширшки близько 120 мікрометрів, трохи більша за цю межу. Типова клітина тварини завширшки 10–100 мікрометрів не ширша за цю межу.
• Людська волосина завширшки 80–100 мікрометрів приблизно така сама завширшки, як ця межа.
• Крупна частинка мулу завширшки 50 мікрометрів становить половину цієї межі. Ґрунтознавці зазначають, що окремі частинки мулу не видно без збільшення, а піщини видно.
• Міліметр, найменший поділ метричної лінійки, у 10 разів більший за цю межу.
• Якщо читати з відстані 6 метрів, літери в рядку 20/20 таблиці для перевірки зору заввишки близько 8,7 міліметра, а кожен штрих завширшки близько 1,7 міліметра.

Що обмежує око

Гострота зору обмежена трьома чинниками. Світло трохи розсіюється, проходячи крізь зіницю, і цей ефект називають дифракцією. Оптика ока фокусує не ідеально, і ці вади, які називають абераціями, також розмивають зображення. А сітківка — чутливий до світла шар у задній частині ока — сприймає зображення окремими клітинами, і відстань між ними задає власну межу.

Найрізкіше деталі видно в центрі сітківки, де світлочутливі клітини, які називають колбочками, розташовані приблизно за 2,5 мікрометра одна від одної. Усього за кілька кутових мінут від центру гострота зору вже помітно гірша. Зіниця завширшки близько 3–5 міліметрів дає найкращий баланс між дифракцією та розмиттям.

Розрізнити деталь і помітити щось

Величина 0,1 міліметра стосується розрізнення деталей, як-от штрихів літер на таблиці для перевірки зору. Інші завдання можуть сягати далі. Визначити, чи є взагалі крапка або лінія, чи зміщені дві лінії одна відносно одної, вдається й за деталей, дрібніших за звичайну межу гостроти зору. Щоб помітити крапку чи лінію, потрібна лише її наявність, а не будь-які її деталі.

Джерела

• 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.