Rayleighkriteriet

Visusskärpan mäts vanligtvis med hjälp av ett standardögondiagram som kallas Snellendiagrammet. Det utformades av dr Hermann Snellen, en nederländsk ögonläkare, år 1862. Det användes ursprungligen på ett standardavstånd på 6 meter, vilket i vanliga amerikanska enheter är ungefär 20 fot.


Snellen Chart från Wikipedia
När sådana enheter används kom normal syn att kännetecknas av bråket 20/20, vilket motsvarade att man kunde urskilja bokstäverna på fjärde raden uppifrån och ner på ett avstånd av 20 fot. E:et på diagrammet har en standardhöjd på 88 mm och de andra bokstäverna är skalade i enlighet med detta. Det grundläggande schemat är att bokstäverna två rader längre ner är hälften så stora och två rader längre upp dubbelt så stora. De nominella beteckningarna för synskärpa som ett talförhållande skulle kunna baseras på vilka rader man kan läsa. Om du bara kan se bokstäverna två rader upp från den normala synlinjen på sex meter skulle din synskärpa betecknas 20/40, och om du kan se bokstäverna två rader nedåt skulle din synskärpa betecknas 20/10.

Ett annat sätt att säga det är att om du har en synskärpa på 20/40, kan du på 6 meter bara upplösa det som en person med normal synskärpa kan upplösa på 6 meter. En synskärpa på 20/200 med bästa möjliga korrigering med linser är ett nominellt villkor för att betraktas som lagligt blind.

Om ovanstående beskriver standarden för normal syn, vilka är då de faktorer som begränsar upplösningen av människans syn? För att undersöka om diffraktion är den begränsande faktorn är det intressant att jämföra denna standard för upplösning med de begränsningar som diffraktion medför. Om E på diagrammet (20/200) är 88 mm högt, skulle 20/20-linjen ha bokstäver med en höjd på 8,8 mm.

Rayleighkriteriet för diffraktionsbegränsad syn för en irisdiameter på 5 mm och en våglängd på 500 nm är:

Så 20/20 är ungefär 12x Rayleigh-kriteriet. Ackerman rapporterar att uppgifterna visar:

Detta är ytterligare ett exempel på de mänskliga sinnenas anmärkningsvärda natur: den mest skarpa synen ligger inom ungefär en faktor två av de fysiska gränser som diffraktion medför!

Enligt en brittisk standard som citeras av Wikipedia ska den minsta belysningen för Snellen-tabeller vara 480 lux. Om belysningen ökas kommer iris att dra ihop sig mer och diffraktionen vid den mindre bländaröppningen tenderar att försämra synskärpan. Den mindre bländaren minskar dock också effekterna av eventuella aberrationer i linsen, vilket skulle öka synskärpan. Den konventionella visdomen är att människor ser bättre i starkt ljus, vilket tyder på att vinsten av att övervinna aberrationer är större än förlusten av diffraktion.