Hay dos enfoques para esta pregunta, aunque están estrechamente relacionados, como veremos.
1. El tamaño finito de la pupila fija el límite superior en la resolución del ojo
La resolución del ojo es el objeto más pequeño que el ojo puede ver. Esto está limitado por el límite de difracción , que es aproximado por la fórmula,
[math] \ theta \ approx1.22 \ times \ frac {\ lambda} {D} [/ math]
, donde [math] \ theta [/ math] es el tamaño angular del objeto
, [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda de la luz visible
y [math] D [/ math] es el diámetro de la pupila.
El tamaño angular es simplemente la relación entre el tamaño del objeto y la distancia al objeto.
El tamaño normal de la pupila del ojo humano es de 4 mm, lo que establece una resolución angular mínima del ojo de [math] 2 \ times10 ^ {- 4} [/ math] rad. Obviamente, queremos colocar objetos pequeños lo más cerca posible de nuestros ojos para poder verlos, pero hay una distancia mínima para una visualización cómoda, que es aproximadamente de 25 cm.
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Esto resulta en un tamaño de 0.04mm si el ojo humano tiene difracción limitada , pero desafortunadamente, nuestros ojos no funcionan en este límite superior. Sin embargo, una cifra citada para el tamaño resoluble más pequeño es 0.1 mm, solo el doble de la cifra estimada aquí, que muestra que el límite de difracción es un factor crucial en la potencia de resolución visual.
2. Separación de conos en la parte posterior del ojo humano
Esto es mencionado por Daniel en una de las respuestas. La luz debe golpear conos separados para que nuestro cerebro los interprete como provenientes de dos “puntos” diferentes. El diámetro del ojo humano es de aproximadamente 25 mm y la separación de los conos humanos es de 2 μm.
De nuevo, podemos calcular la resolución angular ([math] 8 \ times10 ^ {- 5} [/ math] rad) y usar la distancia mínima de visualización cómoda de 25 cm para determinar el objeto resolvable más pequeño, que ahora se estima que es de 0.02 mm . Bueno … lo suficientemente cerca del valor de la literatura citada de 0.1 mm.
Nota al margen : no tiene sentido evolucionar conos de mayor densidad
¿Por qué los humanos no evolucionaron para tener conos más compactos? Esto se debe a que no tiene sentido hacerlo, ya que nuestra visión está limitada por el límite de difracción del alumno. Desde el punto 1, la resolución angular de [math] 2 \ times10 ^ {- 4} [/ math] rad corresponde a una separación de 5μm en la parte posterior de nuestros ojos.
Observe cómo este límite (determinado desde el frente de los ojos en la pupila) es tan cercano al tamaño físico de los conos en la parte posterior de nuestros ojos. ¡No habrá mejoras en nuestra visión incluso si tuviéramos mejores conos de un ancho menor! La luz de un objeto diminuto se manchará a través de múltiples conos en la parte posterior de nuestros ojos y nuestro cerebro aún verá 2 puntos estrechamente espaciados como un punto difuso.
Si necesitamos ver objetos más pequeños con más claridad, necesitaremos desarrollar globos oculares más grandes Y conos más pequeños y más compactos al mismo tiempo.
¿Qué es 0.1mm?
Resulta que nuestra resolución visual es suficiente para discernir la bacteria más grande.
Respondiendo a la pregunta directamente, podemos ver la bacteria más grande que conocemos, la Thiomargarita namibiensis . Esta bacteria tiene un tamaño usual de 0.1 a 0.3 mm y se muestra como gotas blancas brillantes sobre una mosca de la fruta en la siguiente imagen. Como referencia, también he incluido una imagen macroscópica de una mosca de la fruta que generalmente se extiende de 3 a 4 mm.
Nota al margen: corrección de la respuesta de Rob
“… El ojo humano puede” ver “un solo fotón si golpea uno de sus fotorreceptores …”
En realidad, el ojo no es tan bueno. Este rendimiento se conoce como la eficiencia cuántica del ojo y se calcula que es del 1% al 4%. Esto significa que de cada 100 veces que un solo fotón golpea sus fotorreceptores, su cerebro solo realizará el evento unas 4 veces.
Recursos utilizados
Ojos envejecidos y tamaño de la pupila (tamaño de la pupila)
¿Para qué sirve un microscopio electrónico? Porqué lo tenemos? (resolución del ojo)
Varillas y conos (separación de conos)
Diámetro de un ojo humano (diámetro del ojo humano)
La bacteria más grande del mundo (bacteria más grande)
Plagado de moscas de la fruta? (imagen de la mosca de la fruta)
