颜色三要素:光源,物体,观察者。前两方面已经非常详细的介绍过,现在开始介绍观察者。观察者分为电脑和人眼,先从人眼开始。 先关注人眼结构。 人眼很复杂,这次主要看晶状体(lens)、视网膜(retina)和角膜(cornea) 眼睛能看到东西,需要让光线聚焦到视网膜中,其中,让起聚焦作用的结构主要有两个:晶状体和角膜。
为什么光线会在角膜上折射呢? 由于不同物质折射率的不同,当光线通过不同介质(物质)传播时,光线会在这两种物质的交界面处产生折射。这两种物质的折射率相差越大,折射更严重。 而角膜就是眼睛和空气的交界面。角膜的折射率是1.376,而空气是1.0003,折射率的差别导致折射。 注意,在晶状体和角膜之间是充满液体,这种液体叫做房水(aqueous humor),房水的折射率跟晶状体的折射率相近。所以光线通过角膜后折射程度比通过晶状体后的折射程度要高。 光线通过角膜 房水 晶状体的折射聚焦到视网膜上,通过视网膜上的神经传到大脑中解析光线形成画像,就是眼睛看到东西的原理。 人眼在水里能看得清吗? 因为人类生活在陆地上,水上面,晶状体基本成型,它通过变形调节焦点的能力有限,一旦眼睛外面的环境变成水,由于水的折射率约为1.31,比空气(1.0003)更接近角膜的折射率,所以水中的光线通过角膜后发生折射程度(几乎不折射)远远低于在空气中的折射程度,而晶状体的调节又有限,以至于不能正确的把光线聚焦到视网膜上,焦点却在眼睛后面。也就是所谓的远视(farsightedness ),俗称老花眼。 所以人眼在水底下看东西时,中远处非常清晰,但近处的东西却看不清。那么鱼呢?如果他们也想我们一样看不清近处的东西,岂不随时游近捕食者的嘴里? 鱼儿在水里和水上能看得清吗? 先看看鱼眼睛的结构。他们跟人类眼睛主要区别有两方面:
界面曲率越高(越圆),聚焦能力更强 这样高折射率的晶状体及其高界面曲率,给他更强大的聚焦能力,把光线聚焦到视网膜上,而不像水中的人类,光线到了眼睛后面才能聚焦成功,导致远视。 如果鱼儿离开水,原来的低折射的“水-角膜”界面被取代成高折射的“空气-角膜”界面。而鱼眼睛的变焦能力没有变,由于折射更厉害,导致进入鱼眼睛的光线在视网膜前就已经聚焦。也就成了近视眼了(nearsightedness)——中远处的东西看不清,反而看清近处的东西。 ▽ 所以要想让离开水的鱼儿看得清,给它配一副近视眼镜,或者是充满水的护目镜吧。当然你也不必准备,因为鱼儿离不开水。。。 |
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