精密的光學(xué)器官眼睛

西北農(nóng)林科技大學(xué)（論文）文獻(xiàn)綜述精密的光學(xué)器官——眼睛摘要：眼睛是人類感觀中最重要的器官，大腦中大約有8知識(shí)和記憶都是通過眼睛獲取的。讀書認(rèn)字不，與研探。鍵詞：素1.引言眼睛的出現(xiàn)是生物進(jìn)化的一大亮點(diǎn)同時(shí)也加快了生物進(jìn)化的步伐從有感光細(xì)胞開始進(jìn)化到復(fù)雜眼睛的形成競用了50萬年的時(shí)間，從此眼睛成了人和動(dòng)物的五官之首一一視覺器官。人類的眼睛集聚了生物的精髓，眼內(nèi)的兩種感光細(xì)胞(桿體與錐體)的功能發(fā)揮淋漓盡致。號(hào)稱感光巨無霸的130兆個(gè)桿體細(xì)胞晚上能分辨出遠(yuǎn)自數(shù)萬光年以外的微弱星光而僅7兆個(gè)的錐體細(xì)胞白天能把比星光高出100萬兆倍的太陽強(qiáng)光及五彩繽紛的的色彩盡收眼底?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)瞳孔的變化是人不能自主控制的而瞳孔的放大和收縮真實(shí)地到如。。底束了解全身血管的改變，如動(dòng)脈硬化(人身血管的改變，肉眼是不可分辨的，只能透過查眼底方可知曉)；通過查眼底還能發(fā)現(xiàn)糖尿瘸及腎病為內(nèi)分泌科及泌尿科提供可靠的診斷依據(jù)及病變程度；此外，婦產(chǎn)科、腦系科、神經(jīng)科等等也經(jīng)常請(qǐng)眼科會(huì)診，查眼底借以了解病情的發(fā)展變化及預(yù)后情況。眼睛是如此的精巧奧秘即使是最高級(jí)的數(shù)碼相機(jī)也無法與之相比擬這主要是由于視網(wǎng)膜上有上億個(gè)感光細(xì)胞使其有著極獨(dú)到的光學(xué)設(shè)計(jì)而數(shù)碼相機(jī)的亦只1西北農(nóng)林科技大學(xué)（論文）文獻(xiàn)綜述不過才只是300萬個(gè)感光單元囂此囂畏睹的光學(xué)效能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)代一切高級(jí)電子影器，上遠(yuǎn)數(shù)光以星云(體胞光無霸)，星云亮度高出一百萬兆(1000，000，000，000，00，000倍的太陽強(qiáng)光(錐體細(xì)胞顯神通全部盡攝入)器畏里然而這一切沒有光照的存在是萬萬不能實(shí)現(xiàn)的也就是說在黑暗中眼睛是什么也看不見，感受不到的。由此可見視覺的存在與光是密不可分的。2．眼睛以及工作原理概述2.1眼睛構(gòu)造人的眼睛近似球形，位于眼眶內(nèi)。正常成年人其前后徑平均為24mm，垂直徑平均23mm。最前端突出于眶外12～14mm，受眼瞼保護(hù)。眼球包括眼球壁、眼內(nèi)腔和內(nèi)。前6為透的，其余56為白的膜。外起眼形保內(nèi)織用。角是球的部，線射眼角呈圓略前。橫徑為11.5～12mm，垂直徑約10.5～11mm。周邊厚約1mm，中央為0.6mm。角膜前的一層淚液膜有防止角膜干燥保持角膜平滑和光學(xué)特性的作用因此角膜除了是光線進(jìn)入眼內(nèi)和折射成像的主要結(jié)構(gòu)外也起保護(hù)作用并是測(cè)定人體知覺的重要部位。鞏膜為致密的膠原纖維結(jié)構(gòu)，不透明，呈乳白色，質(zhì)地堅(jiān)韌。中層又稱葡萄膜，色素膜具有豐富的色素和血管包括虹膜睫狀體和脈絡(luò)膜三部分虹膜呈環(huán)圓形，央有一2.5～4mm，。富傳。終點(diǎn)為黃斑中心凹。黃斑區(qū)是視網(wǎng)膜上視覺最敏銳的特殊區(qū)域，直徑約1～3mm，其中央為一小凹，即中心凹。晶狀體是眼球中重要的屈光間質(zhì)之一。晶狀體的直徑約9mm，厚約4～5mm，對(duì)21]1]2]3]4]光線有屈光作用同時(shí)也能濾去一部分紫外線保護(hù)視網(wǎng)膜但它最重要的作用是通過睫狀肌的收縮或松弛改變屈光度,使看遠(yuǎn)或看近時(shí)眼球聚光的焦點(diǎn)都能準(zhǔn)確地落在視網(wǎng)膜上晶狀體由晶狀體囊和晶狀體纖維組成晶狀體囊為一透明薄膜完整地包彎纖。核。，以，，這一模型更符合眼睛的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)[。但是，現(xiàn)有的層狀晶狀體模型與實(shí)際的晶狀體的解剖結(jié)構(gòu)并非完全符合。A1-Ahdali[提出的層狀結(jié)構(gòu)晶狀體模型把晶狀體的前后表面看作是球面Msjda[提的狀狀結(jié)雖考了狀前表的面但后的球面數(shù)別為525和125型。經(jīng)過多方面的考慮以及比較，Liou[解。2.2 眼睛工作原理光線進(jìn)入眼睛后，首先通過角膜，然后分別透過房水、晶狀體和玻璃體。最后，光線到達(dá)眼睛的感光組織視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜中包含兩種細(xì)胞分別叫做視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞視桿細(xì)胞負(fù)責(zé)昏暗光線下的視物而視錐細(xì)胞則負(fù)責(zé)處理色彩和細(xì)節(jié)當(dāng)光線接觸到這兩種細(xì)胞時(shí)會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的化學(xué)物（活化視紫質(zhì)）會(huì)在視神經(jīng)中產(chǎn)生電子脈沖一般來說視桿細(xì)胞的外段細(xì)長而視錐細(xì)胞的外段更像是錐形。這兩種細(xì)胞的外段都含有感光性化學(xué)物質(zhì)在視桿細(xì)胞中這種化學(xué)物質(zhì)叫做視紫質(zhì)；而視錐細(xì)胞中的則叫做色素。視網(wǎng)膜中1億個(gè)視桿細(xì)胞70萬個(gè)視錐細(xì)胞。視網(wǎng)膜被黑色素所覆蓋正如同照相機(jī)的內(nèi)部是黑色的一樣這樣可減少對(duì)光線的反射視網(wǎng)膜的中心區(qū)域叫做黃斑完全由密密麻麻的視錐細(xì)胞組成該區(qū)域負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)3。西北農(nóng)林科技大學(xué)（論文）文獻(xiàn)綜述。清晰而復(fù)雜的視物功能。光線進(jìn)入眼睛后，會(huì)接觸到感光性化學(xué)物質(zhì)視紫質(zhì)（也叫做視紫紅質(zhì)。視紫質(zhì)是暗視蛋白和順式視黃醛的混合物，-素光的式。順式視黃醛是角狀分子，而全反式視黃醛是直線分子因此化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定視紫質(zhì)可分解為幾種中間化合物，但最終（在不到一秒的時(shí)間里）會(huì)形成變視紫質(zhì)I。這種化學(xué)物質(zhì)能夠產(chǎn)生電子脈沖，電子脈沖傳輸?shù)酱竽X后，大腦將其解譯為光線。根據(jù)光的衍射理論，人眼能夠分辨的最小視角為=.2λ 式中A為光波為眼球內(nèi)房水、玻璃體等的折射率d為瞳孔直徑。設(shè)以人眼最敏感的黃光入射λ=550以m代知a≈0．'。于12眼值(力5為06)[5]科學(xué)家托馬斯楊和物理學(xué)家赫姆霍茲提出三原色學(xué)說，即紅、綠、藍(lán)是自然界中的三種基本顏色。而眼睛的視網(wǎng)膜中含有和這三種基本顏色相適應(yīng)的感色物質(zhì)。視錐細(xì)胞中對(duì)顏色敏感的化學(xué)物質(zhì)被稱為是視錐色素與視桿細(xì)胞中的化學(xué)物質(zhì)十分相似兩種化學(xué)物質(zhì)中的視黃醛成分是相同的只不過暗視蛋白被光視蛋白所取代。因此，感色色素是由視黃醛和光視蛋白組成的。感色色素有三種：感紅色素、感綠色素和感藍(lán)色素感藍(lán)色素的最大吸光率是4米感綠色素是5米感紅色素是5米。每個(gè)視錐細(xì)胞都含有其中一種色素這樣它們就能夠感知相應(yīng)的顏色通過對(duì)紅、綠藍(lán)三種顏色進(jìn)行調(diào)和人眼就能夠感知幾乎任何一種彩色變化如果這三種感色物質(zhì)被刺激的程度相同，我們感覺就是白色紅綠藍(lán)白色；如果紅色的和藍(lán)色的感光物質(zhì)被刺激的多了一些，就感到是黃色(藍(lán)黃色；如果藍(lán)的和綠的感光物質(zhì)被刺激的多一些就感到是青色藍(lán)綠青色因此人眼所看到的自然界里的一切顏色都似乎由紅、綠、藍(lán)三種基本顏色的光以不同的量配合而成的?？梢耘涑?30多種顏色。正是由于眼睛內(nèi)有兆個(gè)錐體細(xì)胞及1個(gè)桿體細(xì)胞的相互作用隨著不同照度4[西北農(nóng)林科技大學(xué)（論文）文獻(xiàn)綜述[而相互消長配合，把對(duì)光的感受集中到兆根視神經(jīng)纖維上。然后把這些光能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)脈沖傳達(dá)到大腦皮層視中樞于是就產(chǎn)生了視覺與色彩但由于眼睛對(duì)各種顏色光的亮度感光是不一樣的。如果把能量相等的各種波長的光引向眼睛，則會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)紅外線光波眼睛是完全看不到的，紅色光可以看到，但是很微弱。對(duì)波長．微米的黃綠色光看上去最亮，紫色光勉強(qiáng)可以看到，而對(duì)紫外線則幾乎完全看不到。3.眼睛的進(jìn)化眼睛的出現(xiàn)是生物進(jìn)化的一大亮點(diǎn)因?yàn)樗鼜氐赘淖兞松顒?dòng)的許多規(guī)則在眼睛出現(xiàn)之前生物的形態(tài)是溫和馴服的眼睛的出現(xiàn)則意味著一個(gè)充滿殘酷競爭的世界拉開了序幕眼睛使許多動(dòng)物成為主動(dòng)的獵食者這在很大程度上大大加快了生物進(jìn)化的步伐。3.1眼睛進(jìn)化大約54億年前的寒武紀(jì)時(shí)期地球上就出現(xiàn)了能感受光線的單細(xì)胞或多細(xì)胞有機(jī)體1億年之后，即奧陶紀(jì)時(shí)期，這些有機(jī)體身上才形成了真正意義上的視覺器官——“原始眼。不過，這種“原始眼”也只是生物表皮上的一塊感光細(xì)胞而已。那么我們今天所看到的各種生物包括我們?nèi)祟惖难劬κ欠穸际怯蛇@“原始眼”進(jìn)化來的?這個(gè)看來并不復(fù)雜的問題卻讓生物學(xué)家們爭論10多年原因是現(xiàn)代人類和其他生物的眼睛構(gòu)造太完美。后來的生物學(xué)家們也由此產(chǎn)生了不同的觀點(diǎn)堅(jiān)信達(dá)爾文生物進(jìn)化論基本原理的人認(rèn)為，所有生物的眼睛都應(yīng)當(dāng)是從最初的“原始眼”進(jìn)化而來；而反對(duì)者則認(rèn)為，各種生物視覺器官的產(chǎn)生及進(jìn)化都是獨(dú)立和互不相干的現(xiàn)代動(dòng)物千差萬別的眼睛就是一個(gè)證據(jù)。百年來，兩種觀點(diǎn)都沒找到說服對(duì)方的充分的論據(jù)，只是到了近幾年，隨著計(jì)算機(jī)和基因技術(shù)的飛速發(fā)展，眼睛進(jìn)化之爭才有了趨同的觀點(diǎn)。6]值得一提的是眼睛至今在生物界也不是非常普遍的現(xiàn)象在3個(gè)門類的多細(xì)胞有6這6體。[7]4.結(jié)語5西北農(nóng)林科技大學(xué)（論文）文獻(xiàn)綜述眼睛作為生物體一個(gè)精密的光學(xué)器官，其認(rèn)知和發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。的。的。參考文獻(xiàn)[1劉永基等 質(zhì)光報(bào)第2卷 第期 年月5[2A．PopiolekMasjda．Numericaloftheinfluenceoftheshellstructureofthe1ensontherefractivepropertiesofthehan[3A．PopiolekMassajada．Numericalofthein