Kryterium Rayleigha

Ostrość wzroku jest zazwyczaj mierzona za pomocą standardowego wykresu ocznego zwanego wykresem Snellena. Został on opracowany przez dr Hermanna Snellena, holenderskiego okulistę, w 1862 roku. Pierwotnie używano go w standardowej odległości 6 metrów, co w powszechnych jednostkach amerykańskich wynosi około 20 stóp.


Wykres Snellena z Wikipedii
Tam, gdzie używa się takich jednostek, normalne widzenie zaczęto charakteryzować za pomocą ułamka 20/20, co odpowiada zdolności rozróżniania liter w czwartej linii od dołu w odległości 20 stóp. E na wykresie ma standardową wysokość 88 mm, a pozostałe litery są odpowiednio skalowane. Podstawowy schemat polega na tym, że litery dwa rzędy niżej są o połowę mniejsze, a dwa rzędy wyżej dwa razy większe. Nominalne oznaczenia ostrości wzroku jako współczynnika liczbowego mogłyby być oparte na tym, które linie można przeczytać. Jeśli mógłbyś tylko rozwiązać litery dwa rzędy w górę od normalnej linii widzenia w odległości 20 stóp, twoja ostrość wzroku byłaby oznaczona jako 20/40, a jeśli mógłbyś rozwiązać dwie linie w dół, byłaby oznaczona jako 20/10.

Inny sposób mówienia tego jest , że jeśli twoja wizja jest 20/40, możesz właśnie rozwiązać przy 20 stopach co osoba z normalną wizją mogłaby rozwiązać przy 40 stopach. Ostrość widzenia 20/200 z najlepszą możliwą korekcją za pomocą soczewek jest nominalnym warunkiem uznania za prawnie niewidomego.

Jeśli powyższe opisuje standard dla normalnego widzenia, jakie są czynniki, które ograniczają rozdzielczość ludzkiego widzenia? Aby zbadać, czy dyfrakcja jest czynnikiem ograniczającym, interesujące jest porównanie tego standardu rozdzielczości z ograniczeniami narzuconymi przez dyfrakcję. Jeśli E na wykresie (20/200) ma wysokość 88 mm, to linia 20/20 miałaby litery o wysokości 8,8 mm.

Kryterium Rayleigha dla widzenia z ograniczeniem dyfrakcyjnym dla średnicy tęczówki 5 mm i długości fali 500 nm wynosi:

Więc 20/20 to około 12x kryterium Rayleigha. Ackerman podaje, że dane pokazują:

Jest to kolejny przykład niezwykłej natury ludzkich zmysłów: najostrzejsze widzenie mieści się w około czynniku dwóch od fizycznych granic narzuconych przez dyfrakcję!

Według brytyjskiej normy cytowanej przez Wikipedię, minimalne oświetlenie dla wykresów Snellena powinno wynosić 480 luksów. Jeśli oświetlenie jest zwiększone, tęczówka będzie bardziej zwężona i dyfrakcja przy mniejszej aperturze będzie miała tendencję do zmniejszania ostrości. Jednakże, mniejsza apertura zmniejsza również wpływ aberracji w soczewce, co zwiększyłoby ostrość widzenia. Konwencjonalna mądrość głosi, że ludzie widzą lepiej w jasnym świetle, co sugeruje, że zysk z pokonania aberracji jest większy niż strata wynikająca z dyfrakcji.