Rayleigh-kriteriet

Synskarphed måles typisk ved hjælp af et standard øjendiagram kaldet Snellen-diagrammet. Det blev udviklet af Dr. Hermann Snellen, en hollandsk øjenlæge, i 1862. Det blev oprindeligt brugt ved en standardafstand på 6 meter, hvilket i amerikanske gængse enheder er ca. 20 fod.


Snellen-diagrammet fra Wikipedia
Hvor sådanne enheder anvendes, kom normalt syn til at blive karakteriseret ved brøken 20/20, hvilket svarede til at kunne skelne bogstaverne på fjerde linje opad fra bunden i en afstand af 20 fod. E’et på skemaet har en standardhøjde på 88 mm, og de andre bogstaver er skaleret i overensstemmelse hermed. Den grundlæggende ordning er, at bogstaverne to rækker længere nede er halvt så store, og to rækker længere oppe er dobbelt så store. De nominelle betegnelser for synsstyrke som et talforhold kunne være baseret på, hvilke linjer man kunne læse. Hvis du kun kunne se bogstaverne to rækker op fra den normale synslinje på 6 meter, ville din synsstyrke blive betegnet 20/40, og hvis du kunne se to rækker nedad, ville den blive betegnet 20/10.

En anden måde at sige det på er, at hvis du har et syn på 20/40, kan du på en afstand af 6 meter blot opløse det, som en person med normalt syn kan opløse på en afstand af 6 meter. En synsstyrke på 20/200 med den bedst mulige korrektion med linser er en nominel betingelse for at blive betragtet som lovligt blind.

Hvis ovenstående beskriver standarden for normalt syn, hvad er så de faktorer, der begrænser opløsningen af det menneskelige syn? For at undersøge, om diffraktion er den begrænsende faktor, er det interessant at sammenligne denne standard for opløsning med de begrænsninger, som diffraktion medfører. Hvis E på diagrammet (20/200) er 88 mm højt, vil 20/20-linjen have bogstaver med en højde på 8,8 mm.

Det Rayleigh-kriterium for diffraktionsbegrænset syn for en irisdiameter på 5 mm og en bølgelængde på 500 nm er:

Så 20/20 er ca. 12x Rayleigh-kriteriet. Ackerman rapporterer, at dataene viser:

Dette er endnu et eksempel på de menneskelige sansers bemærkelsesværdige natur: det mest skarpe syn ligger inden for ca. en faktor to af de fysiske grænser, der er pålagt af diffraktion!

I henhold til en britisk standard, der citeres af Wikipedia, bør den mindste belysning til Snellen-kortene være 480 lux. Hvis belysningen øges, vil iris indsnævre sig mere, og diffraktionen ved den mindre blænde vil have tendens til at mindske synsstyrken. Den mindre blændeåbning reducerer imidlertid også virkningerne af eventuelle aberrationer i linsen, hvilket vil øge synsstyrken. Den konventionelle visdom er, at personer ser bedre i stærkt lys, hvilket tyder på, at gevinsten ved at overvinde aberrationer er større end tabet som følge af diffraktion.