領(lǐng)略動物眼睛的魅力

杜威

眼睛被喻為人類“心靈的窗口”。和人類一樣，動物也有著自己的眼睛，但是由于生存環(huán)境、生活習(xí)性和人類大不相同，不同種類的動物有著各自獨(dú)特的眼睛，有些動物的視覺能力遠(yuǎn)超人類，有些動物的眼睛還具備著人類沒有的本領(lǐng)，下面就讓我們一起來領(lǐng)略動物眼睛的魅力吧。

視力超群的鷹眼

在動物界中，老鷹的視覺能力是出類拔萃的，它能夠在上千米的高空中高速飛翔的過程中，鎖定在地面上活動的田鼠、野兔等小動物。然后一個俯沖，準(zhǔn)確地捕捉獵物，老鷹可以將方圓36km范圍內(nèi)的事物盡收眼底，為什么老鷹擁有如此卓越的視力呢？

圖1所示是老鷹的眼睛，根據(jù)科學(xué)家的研究，鷹眼的視覺系統(tǒng)構(gòu)造非常特殊，我們?nèi)祟惖难劬镉袀€被稱為黃斑的黃色小區(qū)域，在黃斑的中央有個凹陷，它是視網(wǎng)膜中視覺最敏銳的區(qū)域，人類依靠它來分辨物體的顏色和形狀，這個凹陷被稱為中央凹，而鷹眼中有著一正一側(cè)兩個中央凹，正面的凹陷可以幫助它們捕獲前方視野中的物體，側(cè)面的凹陷可以接收鷹頭側(cè)面的物體像，如此獨(dú)特的構(gòu)造使得老鷹在飛行中能夠用眼睛捕捉到地面獵物的一舉一動，鷹眼中央凹內(nèi)感光細(xì)胞高達(dá)每平方毫米100萬個。遠(yuǎn)超人類，這使得它們擁有強(qiáng)大的分辨物體的能力，此外，鷹眼視網(wǎng)膜上的血管數(shù)量較少，可以大大減少光的散射（當(dāng)光線通過不均勻介質(zhì)時，部分光束會偏離原來的方向分散傳播），同時。碩大的瞳孔能夠讓更多的光線進(jìn)入鷹眼，使老鷹看物體更加清晰。

如圖2所示，是被命名為“鷹眼”的預(yù)警機(jī)，機(jī)身上載有仿造鷹眼的結(jié)構(gòu)原理所制作的“電子鷹眼”，預(yù)警機(jī)能夠克服地面雷達(dá)易受地形干擾等不利因素，在高空中進(jìn)行拍攝、監(jiān)視來自地面和空中的威脅，

視野廣闊的魚眼

魚類長期生活在水中，和人眼相比，魚眼構(gòu)造簡單，沒有眼瞼和淚腺，因此魚兒不會流淚，也不會合眼。

魚眼內(nèi)部也有晶狀體結(jié)構(gòu)（如圖3），人眼內(nèi)部的晶狀體厚度可以通過睫狀體調(diào)節(jié)，這樣人就可以看清遠(yuǎn)處和近處的物體，但魚眼的晶狀體厚度是固定不變的，這就限制了魚眼的可視距離，魚類天生就是近視眼，僅能看清距自己1m-2m的物體，此外，大部分魚類都是色盲，除了白色，對其他顏色的感覺都不敏感。

和人眼相比，魚眼簡直是弱爆了。但魚眼也有著人眼所不具備的優(yōu)勢，有過釣魚經(jīng)驗的人會知道，魚兒反應(yīng)敏捷，垂釣者還未曾走近岸邊，附近的魚兒就會飛快地逃散，一點(diǎn)也不像擁有近視眼的樣子，這是因為魚類的視野非常廣闊，我們在不扭動脖子的情況下，雙眼在水平方向上能夠看清]20°-130°范圍內(nèi)的物體，超過這個范圍人眼就無法聚焦。只能用余光掃射物體，在豎直方向上人的視野更為狹窄，不到80°。而魚類單眼可在水平方向上看到60°～180°范圍內(nèi)的物體，在豎直方向上的視野范圍達(dá)150°，也就是說魚類不用扭頭就能看到背后的風(fēng)景，不用低頭就能看見下方的世界，之所以魚眼的視野廣闊，一方而是因為大多數(shù)魚類的眼睛都在頭部的兩側(cè)，并突出于眼眶：另一方面是因為在光線折射的作用下，魚從水中看到岸上的物體比實際要高。

魚眼給了科學(xué)家很大的啟發(fā)，魚眼鏡頭就是模仿魚眼設(shè)計出來的，比起普通鏡頭，魚眼鏡頭的焦距要短得多，所能拍攝的視野范圍達(dá)到了220°，在近距離就可以實現(xiàn)大場景拍攝效果，在安防領(lǐng)域中，魚眼鏡頭已成為不可或缺的設(shè)備，傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像頭存在著監(jiān)控死角，但配備魚眼鏡頭的龜眼攝像機(jī)能夠真正實現(xiàn)360°無死角監(jiān)控，需要說明的是，魚眼鏡頭所呈現(xiàn)的畫而扭曲失真，不過。通過計算機(jī)可以將失真畫面轉(zhuǎn)換為正常畫面（如圖4），除此之外，魚眼鏡頭另外一個重要應(yīng)用就是拍攝全景地圖。在本刊2015年11月號《生活中的物理》欄目《讓你身臨其境的全景地圖》一文中對此有詳細(xì)介紹。

眼觀六路的蠅眼

在地球上數(shù)量龐大的動物群體中，昆蟲在種類和數(shù)量上占據(jù)首位，蒼蠅作為昆蟲中的一員可謂是聲名狼藉，在我國被列為“四害”之一，但是這一切都不妨礙蒼蠅有一對神奇的眼睛。

在生活中，大家對蒼蠅的敏捷有著深刻的印象，當(dāng)蒼蠅停留在桌面或墻壁上，無論你從哪個角度試圖用手去捕捉它，都會發(fā)現(xiàn)手還未曾落下，它早已逃之夭夭，難道蒼蠅背后還長廠眼睛不成？圖5所示是蒼蠅的眼睛，在高分辨率圖片下可以看到蠅眼形狀非常獨(dú)特，它呈半球形并占據(jù)了頭部大部分區(qū)域，發(fā)出金屬光澤，有一種特殊的美感，通過對蠅眼的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蠅眼十分特殊，共有5只。其中3只較小的是單眼，是感覺亮度強(qiáng)弱的。另外2只為復(fù)眼（即圖中半球形），每只復(fù)眼由3000多只六角形的小眼組成，這些小眼都有著獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)和大腦神經(jīng)系統(tǒng)相連，小眼之間既自成體系又能相互配合協(xié)調(diào)。依靠復(fù)眼，蒼蠅能夠看到350°范圍內(nèi)的東西，還能夠?qū)⑦\(yùn)動的物體分成連續(xù)的單個畫面，快速分辨出運(yùn)動物體的輪廓，據(jù)研究，人眼要用0.05s才能看清楚物體的輪廓，而蠅眼只要0.01s，這就是蒼蠅擁有敏捷身手的原因。

蠅眼的特殊構(gòu)造和功能使科學(xué)家們受到啟發(fā)，模仿它制作出“蠅眼鏡頭”，這種鏡頭由上千枚小透鏡組合而成，安裝在照相機(jī)上能夠一次拍攝千余張照片，現(xiàn)如今，蠅眼鏡頭已被用來復(fù)制大規(guī)模集成電路中的顯微電路。