Rayleighin kriteeri

Näöntarkkuus mitataan yleensä Snellenin standardisilmätaulukon avulla. Sen kehitti hollantilainen silmälääkäri tohtori Hermann Snellen vuonna 1862. Sitä käytettiin alun perin 6 metrin vakioetäisyydellä, joka yhdysvaltalaisissa yleisissä yksiköissä on noin 20 jalkaa.


Snellenin kaavio Wikipediasta
Tällaisia yksiköitä käytettäessä normaalia näönkykyä alettiin luonnehtia murtoluvulla 20/20, joka vastasi kykyä erottaa neljännen rivin kirjaimet alhaalta ylöspäin parinkymmenen jalan päässä. Taulukon E-kirjaimen vakiokorkeus on 88 mm, ja muut kirjaimet on skaalattu vastaavasti. Perusasetelma on, että kaksi riviä alempana olevat kirjaimet ovat puolet pienempiä ja kaksi riviä ylempänä olevat kirjaimet kaksi kertaa suurempia. Näöntarkkuuden nimelliset nimitykset numerosuhteina voisivat perustua siihen, mitä rivejä pystyt lukemaan. Jos pystyisit erottamaan kirjaimet kaksi riviä ylempänä normaalista näköviivasta kahden metrin etäisyydeltä, näöntarkkuutesi olisi 20/40, ja jos pystyisit erottamaan kirjaimet kaksi riviä alempana, näöntarkkuutesi olisi 20/10.

Toinen tapa sanoa se on, että jos näkökykysi on 20/40, pystyt juuri ja juuri erottamaan 20 metrin etäisyydeltä sen, minkä normaalinäköinen henkilö pystyisi erottamaan 40 metrin etäisyydeltä. Näöntarkkuus 20/200 parhaalla mahdollisella linsseillä korjatulla näöntarkkuudella on nimellinen edellytys sille, että ihmistä voidaan pitää laillisesti sokeana.

Jos edellä kuvattu kuvaa normaalin näön standardia, mitkä ovat ne tekijät, jotka rajoittavat ihmisen näön erottelukykyä? Sen tutkimiseksi, onko diffraktio rajoittava tekijä, on mielenkiintoista verrata tätä resoluutionormia diffraktion asettamiin rajoituksiin. Jos taulukon E (20/200) on 88 mm korkea, 20/20-viivan kirjainten korkeus olisi 8,8 mm.

Diffraktiorajoitetun näön Rayleigh-kriteeri iiriksen halkaisijan ollessa 5 mm ja aallonpituuden 500 nm on:

Joten 20/20 on noin 12x Rayleighin kriteeri. Ackerman raportoi, että tiedot osoittavat:

Tämä on jälleen yksi esimerkki ihmisen aistien ihmeellisestä luonteesta: terävin näkö on noin kaksinkertainen verrattuna diffraktiosta johtuviin fysikaalisiin rajoihin!

Wikipediassa siteeratun brittiläisen standardin mukaan Snellen-taulukoiden vähimmäisvalaistusvoimakkuuden tulisi olla 480 luksia. Jos valaistusta lisätään, iiris supistuu enemmän ja diffraktio pienemmässä aukossa pyrkii heikentämään terävyyttä. Pienempi aukko vähentää kuitenkin myös linssissä mahdollisesti esiintyvien aberraatioiden vaikutusta, mikä lisää näöntarkkuutta. Perinteisen käsityksen mukaan ihmiset näkevät paremmin kirkkaassa valossa, mikä viittaa siihen, että aberraatioiden voittamisesta saatava hyöty on suurempi kuin diffraktiosta aiheutuva tappio.