How big is Das kleinste mit bloßem Auge sichtbare Objekt?

Das kleinste Objekt, das ein Mensch ohne Mikroskop oder Lupe erkennen kann, ist etwa 0,1 Millimeter oder 100 Mikrometer groß. Ein Mikrometer ist ein Millionstel Meter. Das ist eine Grenze des menschlichen Sehvermögens, kein Objekt, und der angegebene Wert ist nur ein Näherungswert: Er hängt von den Augen der betrachtenden Person, der Beleuchtung und davon ab, wie nah das Objekt gehalten wird.

Größe

Die Grenze ergibt sich aus der Sehschärfe, der Fähigkeit des Auges, feine Details zu erkennen. Eine Person mit normaler Sehkraft, bezeichnet als 20/20, kann ein Detail erkennen, das eine Bogenminute groß ist, ein Sechzigstel eines Grades. Auf einer Sehtesttafel entspricht jeder Strich der Buchstaben in der 20/20-Zeile genau diesem Winkel.

Wie groß ein Detail bei diesem Winkel erscheint, hängt von der Entfernung ab. Eine Person mit idealer Sehkraft kann Objekte aus einer Entfernung von etwa 25 Zentimetern scharf sehen; diese Entfernung wird Nahpunkt genannt. Bei 25 Zentimetern deckt eine Bogenminute etwa 73 Mikrometer ab. Aufgerundet ergibt das etwa 0,1 Millimeter – die Größe, die das OpenStax-Lehrbuch Microbiology für ein ohne Mikroskop sichtbares Objekt angibt.

Mehrere Faktoren verschieben diese Grenze nach oben. Der Nahpunkt rückt mit zunehmendem Alter weiter weg, sodass ältere Augen kleine Dinge nicht mehr so nah heranholen können. Auch schwaches Licht, geringer Kontrast und unkorrigierte Kurzsichtigkeit oder Weitsichtigkeit verringern die Sehschärfe.

Größenvergleiche

• Die menschliche Eizelle hat einen Durchmesser von etwa 120 Mikrometern und ist damit ein wenig größer als die Grenze. Eine typische tierische Zelle mit 10–100 Mikrometern Durchmesser ist nicht breiter als die Grenze.
• Ein Menschenhaar, 80–100 Mikrometer breit, ist etwa so breit wie die Grenze.
• Ein grobes Schluffkorn, 50 Mikrometer breit, ist halb so groß wie die Grenze. Fachleute der Bodenkunde weisen darauf hin, dass einzelne Schluffkörner ohne Vergrößerung nicht zu erkennen sind, Sandkörner dagegen schon.
• Ein Millimeter, die kleinste Unterteilung auf einem metrischen Lineal, ist 10-mal so groß wie die Grenze.
• Aus 6 Metern Entfernung gelesen sind die Buchstaben der 20/20-Zeile einer Sehtesttafel etwa 8,7 Millimeter hoch, und jeder Strich ist etwa 1,7 Millimeter breit.

Was die Sehschärfe des Auges begrenzt

Die Sehschärfe wird durch drei Dinge begrenzt. Beim Durchqueren der Pupille breitet sich das Licht leicht aus, ein Effekt, der Beugung genannt wird. Auch die Optik des Auges fokussiert nicht perfekt; diese Abweichungen, Aberrationen genannt, verwischen das Bild zusätzlich. Und die Netzhaut, die lichtempfindliche Schicht an der Rückseite des Auges, zeichnet das Bild mit einzelnen Zellen auf, deren Abstand zueinander eine eigene Grenze setzt.

Am schärfsten ist die Detailwahrnehmung im Zentrum der Netzhaut, wo lichtempfindliche Zellen namens Zapfen etwa 2,5 Mikrometer voneinander entfernt liegen. Schon wenige Bogenminuten vom Zentrum entfernt ist die Sehschärfe messbar schlechter. Eine Pupille mit etwa 3–5 Millimetern Durchmesser bietet den besten Ausgleich zwischen Beugung und Unschärfe.

Details erkennen und etwas bemerken

Der Wert von 0,1 Millimetern gilt für das Erkennen von Details, etwa der Striche der Buchstaben auf einer Sehtesttafel. Andere Aufgaben gehen darüber hinaus. Ob ein Punkt oder eine Linie überhaupt vorhanden ist, oder ob zwei Linien gegeneinander versetzt sind, lässt sich auch bei Details feststellen, die feiner sind als die normale Grenze der Sehschärfe. Um festzustellen, ob überhaupt ein Punkt oder eine Linie vorhanden ist, braucht es keinerlei erkennbares Detail.

Quellen

• Types of Microorganisms. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• Visual Acuity. In Webvision: The Organization of the Retina and Visual System. University of Utah.
• Physics of the Eye. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
• Zona Pellucida Genes and Proteins: Essential Players in Mammalian Oogenesis and Fertility. Wassarman and Litscher, Genes, 2021.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Soil Survey Manual. Agriculture Handbook No. 18. U.S. Department of Agriculture, 2017.