Només quan l'angle d'obertura de l'objecte respecte a l'ull humà no és inferior a un cert valor, l'ull nu pot distingir els seus diferents detalls, que s'anomena resolució visual ε. En les millors condicions, és a dir, quan la il·luminació de l'objecte és de 50 ~ 70lx i el seu contrast és gran, pot arribar a 1'. Per facilitar l'observació, aquesta quantitat s'incrementa generalment a 2', i es pren com a resolució mitjana de l'ocular.
La mida de l'angle de visió d'un objecte està relacionada amb la longitud de l'objecte i la distància de l'objecte a l'ull. Hi ha la fórmula y=Lε
La distància L no es pot fer molt petita, perquè la capacitat d'acomodació dels ulls té un cert límit, especialment quan els ulls treballen prop del rang límit de la capacitat d'acomodació, la vista estarà extremadament fatigada. Per a l'estàndard (vista frontal), la distància de visualització òptima s'especifica com a 250mm (distància fotòpica). Això vol dir que, sota la condició de no tenir instrument, l'ull amb resolució visual ε=2' pot distingir clarament els detalls d'objectes amb una mida de 0,15 mm.
Quan s'observen objectes amb un angle de visió inferior a 1', s'ha d'utilitzar una lupa. Les lupes i els microscopis s'utilitzen per observar objectes situats a prop de l'observador que s'han d'ampliar.
(1) Principi d'imatge de la lupa
Una lent òptica feta de vidre o altres materials transparents amb una superfície corbada pot augmentar i representar objectes. El diagrama del camí òptic es mostra a la figura 1. L'objecte AB situat dins del punt focal F del costat de l'objecte, i la seva mida és y, es transforma en una imatge virtual A'B' de mida y' per la lupa.
augment de la lupa
Γ=250/f'
A la fórmula, 250--distància fotòpica, la unitat és mm
f'-- la distància focal de la lupa, en mm
L'ampliació fa referència a la relació entre l'angle de visió de la imatge de l'objecte observat amb una lupa i l'angle de visió de l'objecte observat sense lupa a una distància de 250 mm.
(2) El principi d'imatge del microscopi
Un microscopi i una lupa tenen la mateixa funció, és a dir, convertir un petit objecte dels voltants en una imatge ampliada perquè l'ull humà l'observi. És que un microscopi pot tenir un augment més gran que una lupa.
La figura 2 és un diagrama esquemàtic d'un objecte capturat amb un microscopi. A la figura, per comoditat, tant la lent de l'objectiu L1 com l'ocular L2 estan representats per una sola lent. L'objecte AB es troba davant de la lent de l'objectiu a una distància superior a la distància focal de la lent de l'objectiu, però menys del doble de la distància focal de la lent de l'objectiu. Per tant, després de passar per la lent de l'objectiu, formarà inevitablement una imatge real ampliada invertida A'B'. A'B' es troba al punt focal de l'objecte F2 de l'ocular, o molt a prop de F2. A continuació, amplieu-lo en una imatge virtual A''B'' a través de l'ocular per a l'observació ocular. La posició de la imatge virtual A''B'' depèn de la distància entre F2 i A'B', que pot estar a l'infinit (quan A'B' està a F2) o a la distància fotòpica de l'observador (quan A'B ' es troba a la dreta del focus F2 a la figura). L'ocular actua com una lupa. La diferència és que el que l'ull veu a través de l'ocular no és l'objecte en si, sinó la imatge de l'objecte que ha estat ampliada una vegada per la lent de l'objectiu.
