La esencia de la diferencia que hace visibles las cataratas se ilustra en el siguiente diagrama.
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En las imágenes con luz natural se pueden formar imágenes directamente detrás de una catarata a partir de los rayos que viajan alrededor de la obstrucción. Los instrumentos ópticos y también los ojos entrecerrados, como menciona Lenny en los comentarios, restringen la amplitud de las vías de luz disponibles, creando sombras detrás de la catarata.
Al mirar con el ojo desnudo, la luz de un objeto puntual llega a todas las partes del cristalino y se enfoca en un único punto de la retina. La luz de todos los puntos del cristalino llega a todos los puntos de la retina. Los defectos puntuales en el cristalino afectan a la calidad de toda la imagen y no a partes concretas de la misma. Las oclusiones en la lente o cerca de ella equivalen a utilizar una lente más pequeña. Hacen que la imagen en la retina sea predominantemente más tenue y borrosa.
Cuando se utilizan instrumentos ópticos, éstos realizan la mayor parte del enfoque. La luz que llega a sus lentes ya está preenfocada. La luz que se dirige a un único punto de su retina sólo atraviesa una pequeña parte de la lente. Los defectos puntuales en la lente sólo afectan a pequeñas partes de la imagen y las oclusiones en la lente realmente bloquean las partes correspondientes de la imagen.
Esto se puede calcular utilizando rayo diagramas Se puede encontrar una demostración interactiva de Wolfram de los diagramas de rayos del microscopio aquí . También hay un youtube video
Este ofrece diagramas de rayos de microscopio más realistas:
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Creo que la principal diferencia es cómo llega la luz a la imagen. En los objetos reales y en las imágenes proyectadas, la luz suele reflejarse en una superficie que no es lisa a escala de la longitud de onda y no se cumple la ley de la reflexión. La luz se dispersa en muchas direcciones. También en el caso de un objeto real la luz incidente llega desde muchas direcciones. En general, hay una mayor variedad de caminos que la luz puede tomar para llegar al ojo.
En el microscopio, la luz incidente es enfocada por el condensador y transmitida a través de la muestra, en gran medida sin cambiar de dirección. Esto significa que la luz sale de cualquier punto de la muestra sólo en una pequeña gama de direcciones.
La luz de un único punto de la muestra se enfoca en un único punto de la retina. Forma un círculo de confusión en la lente. Debido a la luz que emana de la muestra en direcciones limitadas, este círculo de confusión puede ser más pequeño que la pupila, lo que explicaría el efecto. Esta es mi hipótesis.
Sería interesante saber si @Lenny experimenta este efecto o uno similar en cualquier otra circunstancia, como mirar a otro tipo de instrumentos ópticos, mirar directamente a una luz brillante o ver una película en una habitación oscura. Como no ha mencionado nada, supongo que no lo hace, en cuyo caso la explicación anterior es la única que se me ocurre.
Con las especificaciones completas del microscopio sería posible calcular si el tamaño del círculo de confusión en la pupila y determinar la plausibilidad de esta explicación.
