视锥细胞和视杆细胞
既然如此,我们为什么看到的星空是黑白的呢?这是人的眼睛结构所决定的。
人的眼睛相当于一个高级的照相机。光线经过角膜和晶状体,就好像通过照相机的镜头一样,光线会汇聚到后面的视网膜上。视网膜上有感光细胞,感光细胞感受到光照后,会把信息传给大脑。
感光细胞有两种:视锥细胞和视杆细胞。
每只眼睛大约有700万个视锥细胞,它们又可以分为三种,分别可以感受红色、绿色和蓝色。三种视锥细胞配合起来,就能感受到五颜六色的世界。不过,视锥细胞只能在强光下工作。
视杆细胞的作用刚好与视锥细胞互补。每只眼睛大约有1.2亿个视杆细胞,对光子的感受能力比视锥细胞强一百多倍,一个光子就可以激发视杆细胞的活动,所以在强光和弱光下都可以工作。但是,视杆细胞不能辨别颜色。
也就是说,只有在强光下,视锥细胞才能发挥作用,人们才能分辨颜色。在弱光下,只有视杆细胞才能发挥作用,因此人们是不能辨别颜色的。
许多动物的眼睛里都没有视锥细胞,所以不能辩色,如猪、狗、牛等,其实都不能辨色(相比于人类),在它们的眼中,世界几乎都是黑白的。西班牙斗牛士经常用一块红布斗牛,但实际上,牛对红色并没有什么特殊感觉,它只是讨厌一个人用抖动的布挑逗它而已,而那块布之所以是红色的,主要是为了让观众看得更清楚。
这种现象也是进化的结果,因为许多动物为了保护自己,夜间也需要清晰的视觉,所以对视杆细胞的需求要大于对视锥细胞的需求。相反,许多鸟类都有比人类更强的辩色能力,这同样是进化的结果,因为鸟类需要通过颜色辨别地面上的昆虫,从而进行捕食。
现在,我们就能解释肉眼看星星为什么只有黑白的了。因为遥远的恒星发射的光到达地球时,光线已经很弱了。所以,只有视杆细胞才能感受到这些星光,视锥细胞是不能工作的。而视杆细胞又无法分辨颜色,所以看到的星星就只是黑白的了。
一个有趣的光学实验:盲点
但你有没有发现:如果我们盯着一颗很暗的星星看,它就会消失不见。如果我们把目光移向别处,它却又冒出来了,这是为什么呢?
这是因为视锥细胞和视杆细胞并不是均匀分布在视网膜上的。在中央凹附近,视锥细胞是最密集的,所以可以最清楚地分辨物体的颜色。当我们注视一个点,角膜和晶状体就会将这个物体的像呈在这个位置。但是,这个位置是没有视杆细胞的。所以,如果一个物体发射的光太暗,只有视杆细胞能看到它,我们盯着它看,将它成像在中央凹处是没有视杆细胞的中央凹处,它就消失不见了。
关于眼睛还有一个很神奇的现象:盲点。
由于感光细胞必须经过视神经连接到大脑之中,视神经在视网膜上有一个节点,称为视神经乳头,这个地方是没有感光细胞的。如果物体成像在这个部位,就没有办法被大脑感知到。
找盲点的有趣实验
在一张纸上相距10厘米左右画两个小五角星A和B,闭上左眼,用右眼观察左边的五角星A,此时A会成像在中央凹处。前后移动头,在某个合适的位置,B会成像在神经节处,此时余光就无法看到B了。
(旋转手机找盲点)
眼睛是一个非常神奇的器官,
物体发射的光线进入了我们的眼睛,
才让我们感受到这个丰富多彩的世界。返回搜狐,查看更多