裸眼で認識可能な最小粒子径

質問

カテゴリー違いのような気はしますが、科学者のコメントを求めます。

人間の裸眼で認識できる最小粒子径はどのくらいでしょうか？
１０ミクロンぐらいなら見えるというよりも感じれるように思うのですが、どうでしょうか？ご意見をお願いいたします。

凹凸であれば目では分からなくても、数ミクロンの違いは指で感じられますよね。繊維表面の凸凹や鏡の傷と言ったものならばね。

回答No.2

leo-ultra · ベストアンサー

最初にこの質問を読んだ時に、これは光の回折限界の話だなと思い、まあいくら頑張っても可視光の波長の半分程度でしょうと思っていました。そもそも人間の目はそこまでいきませんが、光学顕微鏡を使ってもそこまでの話と思っていました。

しかし＃１さんの回答を読んで、目からうろこが落ちました。サイズが分かるかということを問題にしないで、あるかないかを問題にする場合は、もっと小さくてもいいわけですね。

ただし、＃１さんのご回答も誤解があるようなので、詳しく書きます。
たぶん(1)物体が自ら光を発する場合と(2)別に光源が必要な場合にわける必要があります。

(1)光を発する場合、「水素原子１個」でも目でみることができるわけです。

> 可視光の最短波長である青紫の３８０ｎｍが裸眼が認識できる最小のサイズということですね。

これは間違い。「水素原子１個」です。水素原子にはパッシェン系列だかなんだか、可視光を発する系列がありました。

ただし人間の目は光子１個だと見えません。光子数個が必要。だから短時間に「水素原子1個」をなんども励起する仕組みが必要ですけど。

恒星を別にすれば、物体を光らせる仕掛けが必要です。

(2)物体自体が発光しない場合、
これは強い光を当てて、物体からの反射光か散乱光をみることになります。でも波長に比べて小さな物質は反射散乱効率が著しく小さいわけです。

それでも効率がゼロでなければとてつもなく強い光を当てれば、いいのでしょうか？

よく分かりません。光が強くなると非線形相互作用が起こったりして、光によって対象物体がどこかへ飛ばされたりして、難しいのではないでしょうか？

お礼

ご回答ありがとうございました。

発光する物体を見る場合と反射光（散乱光？）で見る場合とをきっちりと分けて考えなければならない事が良く分かりました。

質問の元は、ナノサイズの粒子を透明な基材に分散させても見えなくなると一般的に言われているようですので、では、どのくらいの粒子なら見えるようになるのかに興味を持った次第です。
よって、粒子の反射光というか散乱光が裸眼で見えるレベルはどれくらいか問う事が元の質問の意味でした。

もし、このような内容に追加でご回答いただけましたら幸甚です。

回答No.4

joshua01

こんにちは。
自分は専門家ではありませんが、視力とレンズの専門家とのおつきあいがありました。次のような回答ではいかがでしょう。

光とレンズ・像の世界では、「見える」とか、「見分けられる」とは、「解像度」（分解能）で表します。
他の方のご回答のとおり、「暗いところで光っているものが見える」ものではきりがないので、「至近距離で光っている２つのものが、どのくらい近づいても２つに見分けられるか」というところ。そして、視力検査の輪っこ（ランドルト環）の切れ目がこれに当たります。（こちらは、黒と黒の間に白があるが意味は一緒）

「視力1.0」は、十分な明るさの中で最も見やすい「白と黒」の図形で「1分角」のすき間が区別できることに定義されています。
　視力1.0は概ね「普通の視力」であり、「1分角」は1/60度なので、もし、目のピントが合う限界まで思い切り近づいて見るときの距離が１０cmと想定して計算してみたところ、約0.03mm（30ミクロン）となりました。
（なお、この「1分角」は、レンズのゆがみや変形の限界である近視・遠視・乱視、脳の認識能力などを除けば、いわば、視覚細胞の配置と分解力を中心にした、物理的な限界と言えるでしょう）

　白地に黒か黒地に白（輝点）か、あるいは点と点のすき間なのか線と線のすき間なのかで差が出ますし、遠距離と近距離とでレンズによる解像度の違い（レンズのゆがみ（収差）の上ではどちらが得か）という問題もあり、視力2.0（半分よりちょっと小さい物が見える・・・10ミクロンくらいか）やそれ以上の方もおられるようですのでいちがいには言えませんが、標準的定義としてご参考になりますでしょうか。

お役に立てば幸いです。

お礼

ご回答、ありがとうございました。

視力という思いもしない切り口からの回答で、「なるほど」と思っております。
また、視力の定義も初めて知りました。今までは、なんとなく視力1.5だとか、最近視力が１をきったとか言ったり、聞いたりしても何の疑いも無く理解していましたが、そういう定義だったんですね。

どうもありがとうございました。

回答No.3

leo-ultra

> ナノサイズの粒子を透明な基材に分散させても見えなくなると一般的に言われているようですので

これは粒子がなにであるかにもよるような気がします。例えば、金のナノサイズの粒子を透明な基材に分散させて、ある程度の濃度があれば、赤い色が見えるはずです。

例えば、直径が１ナノメートルの金ナノ粒子を分散させたものでも赤い色は見えます。

お礼

ご回答ありがとうございました。

なるほどね。ある程度の量が存在すると、粒子状のものとしての認識ではなく、全体の色として存在を判断できるという事ですね。

ここまで来ると粒子というものの定義が重要なのかもしれません。

どうもありがとうございました。

回答No.1

tetsumyi

見えるだけであれば
暗い所で強力な光を当てれば、どんなに小さいものでも見ることができます。
例えば、星は見た目では直径がほとんどありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
なるほど、暗闇でサーチライトやヘッドライトの光線が見えるということですね。
ということは、可視光の最短波長である青紫の３８０ｎｍが裸眼が認識できる最小のサイズということですね。
星は、実サイズは巨大ですから、可視光線を反射しているものの宇宙の塵なんかが邪魔して長波長が見えず、青っぽいのですよね。確か。