Icon up Overzicht

Natuurkundig oog

Onderwerp: Overige onderwerpen

Stel je eens voor: een 120 megapixel camera met een dubbel lenzensysteem, die automatisch scherpstelt, de lichtsterkte automatisch regelt, 20 kleurenfoto's per seconde kan maken, 3D beelden kan zien, een levensduur van gemiddeld zo'n 80 jaar heeft..... en de opgenomen beelden direct kan verwerken en opslaan als ze tenminste belangrijk genoeg voor je zijn. We hebben het hier natuurlijk over je ogen, natuurkundig gezien twee prachtige instrumenten.


Om terug of verder te gaan binnen de lessenreeks van perceptie, klik op de pijl van het uitklapmenu onderaan deze bijles en kies de les van jouw keuze.

 

Wanneer zie je iets scherp?

Scherp zie je alleen als de lenzenformule klopt: 1/v + 1/b = 1/f. De beeldafstand b in je oog (ongeveer 2,5 cm) is bij mensen vast. Om de formule te laten kloppen moet je dus je brandpuntsafstand f aanpassen bij verschillende voorwerpsafstanden v.

Daphne heeft haar bril even afgezet en bekijkt een voorwerp vlak bij haar gezicht. Ze kan scherpstellen door haar ooglens boller te maken totdat de berekening met lenzenformule klopt. Dit is natuurlijk een vereenvoudigde animatie.

Daphne kan zonder bril of contactlens een voorwerp op 5,0 cm van haar oog nog nét scherp zien, het netvlies zit op ongeveer 2,5 cm van haar lens. Voor berekeningen doen we net alsof hoornvlies en ooglens samen één lens vormen.

  Om over na te denken...
- Hoe groot is de sterkte van hoornvlies en lens samen als Daphne scherp stelt op die afstand?
- Heeft ze haar lens hier minimaal of juist maximaal geaccommodeerd?
- Wat gebeurt er met het beeld op het netvlies als de pupilopening heel klein wordt?
- Normaal kan iemand niet scherpstellen op zo'n korte afstand. Wat is er met het hoornvlies van Daphne aan de hand? Is het te bol of te vlak?
- Hoe groot is de sterkte van hoornvlies en lens als Daphne niet accommodeert, dus als ze bijvoorbeeld in de verte staart?

Het probleem is hier dat haar hoornvlies iets te bol is, het licht wordt te sterk afgebogen. Ze kan dan ook niet scherp zien op wat grotere afstanden, het beeld valt dan vóór haar netvlies. Door een contactlens van déze vorm te gebruiken:

 

Ook bij duiken kun je een flinke oogafwijking goed corrigeren, kijk maar...

Een duikbril van min 7 dioptrieën.

En hoe kun je een beeld scherper laten lijken?

Als je iets van heel dichtbij wilt bekijken helpt het wel eens om je ogen goed samen te knijpen. Je kunt dit effect ook goed waarnemen als je iets van heel dichtbij bekijkt door een kaartje met een klein (spelde-) gaatje erin. Hoe komt dat eigenlijk?

Door een diafragma te gebruiken (of je oogleden goed samen te knijpen) lijkt het beeld scherper te zijn.

De vorm van het gaatje in de kaart maakt niet veel uit voor het beeld dat op je netvlies terecht komt. Het beeld is opgebouwd uit kleine vlekjes die wel de vorm van het gaatje hebben, maar het blijft zijn eigen vorm behouden.

Deze truc werkt ook goed bij digitale camera's, als je het diafragma tenminste met de hand kunt instellen. Bij kleine openingen lijken voorwerpen op verschillende voorwerpsafstanden toch wel scherp genoeg ook al valt het beeld vóór of achter de chip in de camera waar het beeld opgenomen wordt. Als het vlekje op de chip maar kleiner is dan 1/30 mm.

Het gebied dat vóór en achter het te fotograferen voorwerp ligt, waarin nog genoeg scherpte wordt weergegeven noemen we de scherptediepte.

  Om over na te denken...
- Bij welke soort opname zou je dan zo'n klein diafragma willen gebruiken?

Soms is het beeld op je netvlies wél scherp, maar kun je het voorwerp toch niet herkennen. kijk maar eens naar de letters van een boek op 5 meter afstand. Het beeld van één letter valt nu op maar een paar celletjes. Je kunt wel zien dat er iets zwarts is, maar de details kun je niet onderscheiden.

Het beeld van deze letter valt op maar 3 netvliescellen. Hij is dan niet herkenbaar.

Waarom kun je geen bacteriën zien?

Als je twee puntjes nog nét van elkaar kunt onderscheiden, omdat het beeld op twee netvliescellen valt, kun je het scheidend vermogen van ons oog berekenen. Het scheidend vermogen wordt vastgelegd door de hoek tussen de lichtstralen uit de twee punten.

Het beeld van de punten v en w valt op dezelfde plaats als het beeld van de punten p en q. We zien ze onder dezelfde gezichtshoek. Als v en w zó dicht bij elkaar liggen dat je ze nog net kunt onderscheiden is de gezichtshoek ongeveer 1/60 graad.

Het maakt nog wel uit waar het beeld precies op het netvlies valt. Je hebt namelijk midden op je netvlies een extra grote concentratie aan celletjes: de gele vlek. Op dat gedeelte valt het beeld van je hoornvlies + lens als je mee leest of details van een voorwerp bekijkt. Bacteriën zijn wel heel erg klein: als ze al genoeg licht weerkaatsen naar je ogen, dan valt hun beeld zeker niet op aparte cellen.

  Om over na te denken...
- Waar is het scheidend vermogen van je oog dus het grootst?
- Voor welke kleur?

Deze foto wordt nu op je beeldscherm afgebeeld; je ogen stellen natuurlijk scherp op het scherm, dus eigenlijk zie je de hele foto scherp! Toch concentreer je je beter op het 'scherpe' deel van de foto: je hersenen interpreteren 'de 'scherptediepte.....

 

Information about this module: robouwerkerk@nospamplanet.nl