Il criterio di Rayleigh

L’acuità visiva è tipicamente misurata con l’uso di una tabella oculare standard chiamata tabella di Snellen. È stata ideata dal Dr. Hermann Snellen, un oftalmologo olandese, nel 1862. È stato originariamente utilizzato ad una distanza standard di 6 metri, che nelle unità comuni degli Stati Uniti è di circa 20 piedi.


Carta di Snellen da Wikipedia
Dove tali unità sono utilizzate, la visione normale è stata caratterizzata dalla frazione 20/20, che corrispondeva ad essere in grado di distinguere le lettere sulla quarta riga dal basso ad una distanza di 20 piedi. La E sul grafico ha un’altezza standard di 88 mm e le altre lettere sono scalate di conseguenza. Lo schema di base è che le lettere due righe più in basso sono grandi la metà, e due righe più in alto il doppio. Le designazioni nominali dell’acuità visiva come rapporto numerico potrebbero essere basate su quali righe si possono leggere. Se si potessero risolvere solo le lettere due righe più in alto della linea di visione normale a 20 piedi, l’acutezza sarebbe etichettata come 20/40 e se si potessero risolvere due righe più in basso sarebbe etichettata come 20/10.

Un altro modo di dire è che se la vostra vista è 20/40, potete risolvere a 20 piedi ciò che una persona con una vista normale potrebbe risolvere a 40 piedi. Un’acutezza visiva di 20/200 con la migliore correzione possibile con le lenti è una condizione nominale per essere considerati legalmente ciechi.

Se quanto sopra descrive lo standard per la visione normale, quali sono i fattori che limitano la risoluzione della visione umana? Per esaminare se la diffrazione è il fattore limitante, è interessante confrontare questo standard di risoluzione con i limiti imposti dalla diffrazione. Se la E sulla carta (20/200) è alta 88 mm, allora la linea 20/20 avrebbe lettere di altezza 8,8 mm.

Il criterio di Rayleigh per la visione limitata dalla diffrazione per un diametro dell’iride di 5 mm e una lunghezza d’onda di 500 nm è:

Quindi 20/20 è circa 12 volte il criterio di Rayleigh. Ackerman riporta che i dati mostrano:

Questo è un altro esempio della notevole natura dei sensi umani: la visione più acuta è entro circa un fattore due dei limiti fisici imposti dalla diffrazione!

Secondo uno standard britannico citato da Wikipedia, l’illuminazione minima per le tabelle Snellen dovrebbe essere 480 lux. Se l’illuminazione viene aumentata, l’iride si restringe di più e la diffrazione all’apertura più piccola tenderebbe a diminuire l’acuità. Tuttavia, l’apertura più piccola riduce anche gli effetti di qualsiasi aberrazione nella lente, che agirebbe per aumentare l’acuità visiva. La saggezza convenzionale è che le persone vedono meglio in piena luce, suggerendo che il guadagno nel superare le aberrazioni è maggiore della perdita dalla diffrazione.