人眼构造和感光机理

一、人眼的构造

    眼睛的外形是一个直径大约为23mm的球体，其水平断面，如图1.1－1所示。

    眼球由多层组成， 外层是较硬的膜，前面1/6部分是透明的角膜，光线由此进入，其余5/6部分为巩膜，作为外壳保护眼球。角膜内是前室，含有水状液，对可见光是透明的，能吸收一部分紫外光。前室后面是虹膜，其中间有一直径可在2～8mm间变化的小孔，称为瞳孔，相当于照相机的光圈，调节进入眼睛的光通量。瞳孔后面是永晶体，它是扁球形弹性透明体，能起透镜作用，其曲率由两旁的睫状肌调节，从而改变它的焦距，使远近不同的景物都在视网膜上清晰成象。永晶体的后面是后室，它充满了透明的胶质，起着保护眼睛的滤光作用。后壁则为视网膜，它由无数的光敏细胞组成光敏细胞按其形状分为杆状的细胞和锥状细胞，锥状细胞有700万个，主要集中在正对瞳孔的视网膜中央区域称为黄斑区。此处无杆状细胞，越远离黄斑区，锥状细胞越少，杆状细胞越多，在接近加缘区域，几乎全是杆状细胞。

    杆状细胞只能感光，不能感色，但感光灵敏度极高，是锥状细胞感光灵敏度的10，000倍。锥状细胞既能感光，又能感色。两者有明确的分工：在强光作用下，主要由锥状细胞起作用，所以在白天或明亮环境中，看到的景象既有明亮感，又有彩色感，这种视觉叫做明视觉（或白日视觉）。在弱光作用下，主要由杆状细胞起作用，所以在黑夜或弱光环境中，看到的景物全是灰黑色，只有明暗感，没有彩色感，这种视觉叫做暗视觉。

    锥体细胞和杆状细胞经过双极经胞与视神经相连，视神经细胞经过视经纤维通向大脑，视神经汇集视网膜的一点，此点无光敏细胞，称为盲点。

二、感光机理

    感光过程大致分为四个步骤：

    第一步：景物经过水晶体聚焦于视网膜形成“光象”。视网膜上各点光敏细胞受到不同强度有光刺激，锥体细胞和杆状细胞中的感光包色素分别是视紫蓝质和视紫红质，它们受光照后发生化学变化，化学变化向相反方向进行。

    第二步：因上述光学变化使视网膜上点产生与光照度成正比的电位，即在视网膜上将“光象”变成“电位象”。

    第三步：视网膜上各点的民位分别促使各对应的视神经放电，放电电流是振幅恒定而频率随视网膜电位大小变化的电脉冲。换句话说，视神经将网膜的“电位象”按频率偏码方式传送给视觉皮质。

    第四步：视觉皮质通常用接收到多达200万个频率编码的电脉冲信号，首先将它们分别存入视网膜光敏细胞相对应的细胞特殊表面中，然后进行综合的图像信息处理使人产生视觉，看到景物的图象。关于视觉皮质图像信息处理，还是一个谜，人们正处于研究与探索之