互动科普

怎样做到既能看远也能看近？

我们的眼睛既可以清晰地看到远处的景物，也可以清晰地看到近处的物体，这是因为我们的眼睛具有自动对焦的能力。看远处景物时，眼睛内折射光线的第二透镜晶状体会自动变得较薄；相反，你在看近处的这篇文章时，晶状体会自动变得较厚。

那么，晶状体的厚度通过什么方式改变？

晶状体是由薄膜包裹着像果冻一样的胶状体所形成的一种组织，既有弹性又有一定的硬度。晶状体与虹膜后面的睫状体由细带（晶状体悬韧带）相连。晶状体悬韧带作用于晶状体的拉力随睫状体肌肉伸缩而变化，以此来改变晶状体的厚度。

我们知道，数码相机也可以自动对焦。不过，它不是通过改变透镜的形状来对焦，而是通过移动透镜的前后位置来对焦。

鱼类也是靠移动晶状体的位置来调节对焦。鱼类的晶状体很坚硬，无法改变形状。

鸟类调节对焦则不仅依靠改变晶状体的形状，也依靠改变角膜的形状。事实上，在鸟类眼睛改变光线折射（屈光）程度方面，角膜的作用比晶状体还要大。改变角膜形状使之有较大弯曲，相比只改变晶状体的形状而言，更容易在看近处物体时实现准确对焦。

乌鸦等鸟类在地面觅食时能够看见人眼看不见的小虫，原因就在于此。

人眼能够分辨多小的细节？

进入眼睛的光聚焦在起感光作用的视网膜上形成图像。视网膜上排列着1亿多个接受光线的视细胞。每一个视细胞相当于数码相机感光器件CCD上的一个像素，这意味着在视网膜上的成像有多达1亿个以上的像素。

不过，在CCD上像素密度的分布是均匀的，而在视网膜上视细胞密度的分布却不是均匀的。我们的视网膜，仅在中心位置的一个叫做中央窝的区域，视细胞才具有最大的密度。因此，不在视野中心区域的对象，我们的眼睛便看不清细节。

那么，使用中央窝，我们的眼睛能够看清多小的细节呢？视力好的人能够分辨“位于10米远处的一个宽度为1.5毫米的缺口”。在检查视力时，这样的视力是2.0。

视力的好坏取决于位于中央窝位置的视细胞之间的间隔。具体说来，看彼此靠近的两点，要能够将两者区分开来，来自这两点的光线必须至少要分别聚焦在相邻的两个视细胞上。在中央窝区域，相邻视细胞中心的间隔约为0.002毫米。这意味着，两点之间的距离若小于位于10米远处的一个1.5毫米的缺口的宽度，由于它们进入眼睛的光线不会被中央窝的两个视细胞分别接受，我们无法将它们区分开来。

图  鸟类的视力为何特别好？

鸟类具有非常好的视力（能达到5.0〜10.0）。许多鸟类的视网膜都有两处像人类中央窝这样的区域，无论是前方还是侧面，都可以看得非常清楚。这两处向内深陷的部分能够使通过玻璃体和视网膜交界处的光线产生更大的折射，在视网膜上得到放大的图像。而且，鸟类中央窝处单位面积的视细胞数目是人眼的数倍。

视网膜上的细胞如何接受光？

视网膜上的视细胞是如何接受光的？这里将从微观层次来介绍视细胞接受光的原理。

光粒子（光子）进入到视网膜最里层时，那些样子怪异的细长形结构是视细胞。根据这些视细胞顶端（叫做视细胞外节）的形状，它们被区分为视杆细胞（杆状细胞）和视锥细胞（锥状细胞）。

视细胞由它外节部分许多重叠起来的“圆盘”（视盘）接受光子。视杆细胞的每一个视盘都是一个由一种特殊的膜所形成的扁平状袋囊，而视锥细胞的视盘则是由细胞膜本身构成。袋囊膜和细胞膜都含有能够对光子做出反应的物质（视色素）。光子碰撞到视色素，使其形成电位。电位产生的电信号最终传送至大脑。

许多视盘形成叠层结构能够增加光子碰撞到视色素的概率。视细胞的这种形状不容易漏掉光子。

视杆细胞的感光灵敏度要高于视锥细胞。大致说来，在夜晚满月时的月光照耀的亮度下看东西主要是依靠视杆细胞，在更大的亮度下看东西则主要是依靠视锥细胞。如后面两页就要介绍的，视锥细胞还负责辨别颜色，即赋予我们色觉。

（本文发表于《科学世界》2012年第4期）