了解光的衍射是如何影响人眼分辨远处物体的

在《指环王》中有一个著名的场景，精灵莱戈拉斯声称他能数出五里格外的骑士的确切数量。最重要的是，他能看出他们的领袖很高。但即使有最完美的眼睛，有人能看到那么远吗?

当我们看的时候，我们看到的是从光源向外传播的光，在物体上反弹，通过眼睛的晶状体，并在视网膜上聚焦成图像。只不过光不是沿着完美直线运动的粒子。这是一个浪潮，这是我们和莱戈拉斯的问题所在。因为任何波，无论是水、声音还是光，只要穿过一个小开口，就会通过一个叫做衍射的过程传播出去，对光来说，衍射会使图像模糊。

你可以用长焦相机镜头看到这一点相机光圈被做得非常非常小。照片中的小细节开始变得分散，甚至难以分辨。或者，如果你把一张纸的边缘放在眼前，试图读过去，小的单词就会变得模糊。

一个小光点扩散出来形成的模糊物被称为艾里圆盘，而对于远处微小物体来说，艾里圆盘的大小只取决于所讨论的光的波长和你所通过的开口的大小。因此，对于可见的阳光和人类大小的瞳孔，衍射限制我们最多只能分辨出大于千分之七度的物体——例如，100米外的1厘米大小的物体。

另一种说法是，100米外小于1厘米的东西都会模糊，所以不管它有多小，看起来都只有1厘米大。小于1厘米的细节模糊了。因此，当拥有人类瞳孔大小的莱格拉斯观察24公里外的罗汉人时，衍射告诉我们，任何小于3米的物体都被模糊到大约3米大。

也许他还能数出骑士的数量，但他肯定无法分辨出他们的高度，误差不超过几厘米——除非莱格拉斯能看到紫外线。波长越短，碎片越少，所以如果他能看到极端紫外线，那么他就能分辨出10厘米大小的物体——几乎足以分辨出一个人的高度。除了几乎任何一种空气都能吸收极端紫外线，所以即使他能看到紫外线，莱格拉斯也会被留在黑暗中。或者这只是魔法。