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1 # 星塵趣味科普
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2 # 李老師愛眼小課堂
人的眼睛結構和照相機的設計原理類似,也可以說,照相機就是按照人眼結構來設計的。
我們來看,眼睛與照相機到底有多類似:
眼瞼(眼皮)對應鏡頭蓋,保持眼睛或鏡頭
虹膜和瞳孔對應相機的光圈,控制進光量
角膜和晶狀體對應鏡頭(含調焦),控制焦距
視網膜對應底片感光,感應成像
而,眼睛無論是畫素還是全自動智慧化程度遠遠高於照相機,人眼畫素是以億級為單位,最高可達5億以上的畫素,而自動對焦的速度也是相機的N倍。
人看清物體,是透過睫狀肌帶動晶狀體,讓晶狀體變厚變薄來改變焦距,讓物像落到視網膜上,而視網膜細胞將物像資訊透過視神經傳輸給大腦(視網膜成像是物體約倒立縮小像,大腦會自動調整為正向)。每隻眼睛可以獨立完成這個過程,而兩隻眼睛分別將物像傳給大腦後,大腦會將兩隻眼睛提供的影象進行最佳化處理,實現最佳的結果,並且完成雙眼立體視的融合。因此,雖然單眼可以獨立完成屈光過程,但立體視還是需要雙眼協作才能完成
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3 # 裸猿的故事
眼睛看到東西是因為光進入了眼睛,並聚焦到視網膜上,眼睛本身並不發光。
圖示:眼睛的小孔成像原理
光線聚焦到視網膜上,是我們視力的基礎,也是最容易出問題的地方,因此有了近視遠視和散光等。眼睛就像一個小孔成像的相機,透過這種方式聚焦投影到視網膜上的物體,其實是倒立的,當然要想形成清晰的影像還需要眼睛具有一定的調節能力,當這種能力受損時,就會出現常見的近視和遠視障礙,即聚焦的影像在視網膜之前或者之後。
如果眼睛中的晶狀體的密度有差異,還會產生散光現象,如何檢測自己是否散光,看下圖。
圖示:夜晚,散光者眼中的交通燈,左圖。右圖是無散光者眼中的情況。
散光的成因是進入眼球的光有多個聚焦點,因此導致影像重疊模糊,散光通常還會伴隨著近視或遠視出現,很少有單純性散光。
圖示:下圖散光者眼中的字母A
聚焦正常,但如果視網膜功能不正常,我們也將無法看到世界。但要真的看到物體,還需要一系列複雜的神經反應,這其中視網膜上的黃斑是人眼對光最敏感的區域,當我們想看清東西時,我們需要把影像聚焦到黃斑處,聚焦在別的地方只能讓我們產生模糊的眼角餘光的效果。有一種疾病叫黃斑變性,嚴重者會導致失明,哪怕光被正確聚焦到視網膜上,但相應的神經元不再對光產生反應,那麼我們也就無法看到世界了。你可以把黃斑想象成傳統相機的底片,也可以把它想象成數碼相機中的感光CCD。這東西要是出問題了,那麼也就無法看到東西了。
圖示:當黃斑部分發生病變後,患者的世界裡就有了“黑洞”,最嚴重的情況就是完全失明。
要想看到這個世界,還得依靠大腦的視覺中樞圖示:我們是怎麼看到世界的
來自眼睛視網膜的神經衝動訊號傳送到大腦的視覺中樞,在這裡影像被解讀,最終讓我們產生一種看到的感覺,並能按照這種感覺行動,正確避開障礙,並進行更加複雜的審美,真是神奇。如果處理視覺訊號的中樞出現問題,那麼就是另一種疾病——皮質盲患者。
他們即可能是先天性的,也可能是後天原因導致,比如中風導致視覺中樞缺血,如果未及時恢復,那就會徹底失明,如果能及時恢復供血,那麼損失的視力可以完全或部分恢復。當視覺中樞出問題時,常見的描述是——眼前一黑..... ,突發的失明打擊,是很讓人驚恐的。
視覺的形成需要若干環節的緊密配合,任何一個環節障礙,都會導致視覺受損,甚至失明。所以愛護眼睛很重要,尤其在長時間看手機的時候,需要學會主動眨眼的技巧,並且在日常膳食中多吃一些富含胡蘿蔔素或者維生素A的食物,控制自己不要用隨便用手揉眼。不要做毀人眼睛的所謂眼保健操,那操毫無用處,而且增加眼睛感染的風險。
許多動物的眼睛到了晚上都會“發光”。圖示:夜晚的浣熊
觀察到這種現象的古人,開始猜想這些動物的眼睛可以透過主動發光,在夜晚也能看到物體,雖然人類的夜視能力很差勁,但那可能是人類的眼睛缺乏發光的能力。但現在我們知道,夜行性動物的發光眼睛並非它們主動發光,這事兒和蝙蝠主動發射超聲波完全不同。
圖示:大多數蝙蝠都能釋放超聲波,然後透過耳朵接收回波來探測周圍環境。這讓它們能再幾乎無光的山洞中找到自己的巢穴並尋覓食物。
現在我們知道,夜行動物的眼睛看起來會發光的真相是,它們的眼睛構造與我們不同,它們的視網膜上多了一層專門的反光細胞,可以將照射到眼睛裡的光反射出來,對視網膜進行亮度增強,這極大的提高了它們的夜視能力,也讓它們的眼睛看起來好像在發光,但其實依然反射的是夜晚的弱光。如果將它們關到真正黑暗的房間中時,那麼它們的眼睛也就不在看起來不那麼像氪金狗眼了。所以,僅僅進行觀察和推理是無法透過這樣的認知方式,獲得準確的知識,雖然觀察和推理很重要,但在此基礎上,還需要受控實驗,透過降低可變因素,才能獲得真知。
圖示:靈長類動物是少數眼睛在夜晚不發光的動物。至於原因未知,可能因為在樹上生活有關係,不用擔心被在夜晚捕殺,同時也不在夜晚捕殺別的動物。
圖示:無論食肉還是食草動物,晚上的眼睛都像燈籠一樣
圖示:夜晚樹上的小浣熊
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人能看見事物首先是因為光,光照在物體上被反射,進入我們的眼睛。
眼睛中的晶狀體是一個凸透鏡,它能使經過它的光發生折射,經過折射的光到達視網膜,形成一個縮小的,倒立的相。視網膜上有很多與成像有關的細胞,其中視細胞(感光細胞)最為重要,分為對弱光敏感的視杆細胞和對強光和色彩敏感的視錐細胞。這些細胞感受到光之後把資訊傳給神經細胞,視神經透過電訊號將資訊傳給大腦,大腦會對電訊號解析,之後會給身體發出指令,如看到猛獸就快跑,看到生離死別就流淚,看到美食就流口水~
人體十分精密,不由得感嘆自然的神奇,視覺對我們來說真的太重要了,不要忘記好好保護眼睛哦!