领略动物眼睛的魅力

杜威

眼睛被喻为人类“心灵的窗口”。和人类一样，动物也有着自己的眼睛，但是由于生存环境、生活习性和人类大不相同，不同种类的动物有着各自独特的眼睛，有些动物的视觉能力远超人类，有些动物的眼睛还具备着人类没有的本领，下面就让我们一起来领略动物眼睛的魅力吧。

视力超群的鹰眼

在动物界中，老鹰的视觉能力是出类拔萃的，它能够在上千米的高空中高速飞翔的过程中，锁定在地面上活动的田鼠、野兔等小动物。然后一个俯冲，准确地捕捉猎物，老鹰可以将方圆36km范围内的事物尽收眼底，为什么老鹰拥有如此卓越的视力呢？

图1所示是老鹰的眼睛，根据科学家的研究，鹰眼的视觉系统构造非常特殊，我们人类的眼睛里有个被称为黄斑的黄色小区域，在黄斑的中央有个凹陷，它是视网膜中视觉最敏锐的区域，人类依靠它来分辨物体的颜色和形状，这个凹陷被称为中央凹，而鹰眼中有着一正一侧两个中央凹，正面的凹陷可以帮助它们捕获前方视野中的物体，侧面的凹陷可以接收鹰头侧面的物体像，如此独特的构造使得老鹰在飞行中能够用眼睛捕捉到地面猎物的一举一动，鹰眼中央凹内感光细胞高达每平方毫米100万个。远超人类，这使得它们拥有强大的分辨物体的能力，此外，鹰眼视网膜上的血管数量较少，可以大大减少光的散射（当光线通过不均匀介质时，部分光束会偏离原来的方向分散传播），同时。硕大的瞳孔能够让更多的光线进入鹰眼，使老鹰看物体更加清晰。

如图2所示，是被命名为“鹰眼”的预警机，机身上载有仿造鹰眼的结构原理所制作的“电子鹰眼”，预警机能够克服地面雷达易受地形干扰等不利因素，在高空中进行拍摄、监视来自地面和空中的威胁，

视野广阔的鱼眼

鱼类长期生活在水中，和人眼相比，鱼眼构造简单，没有眼睑和泪腺，因此鱼儿不会流泪，也不会合眼。

鱼眼内部也有晶状体结构（如图3），人眼内部的晶状体厚度可以通过睫状体调节，这样人就可以看清远处和近处的物体，但鱼眼的晶状体厚度是固定不变的，这就限制了鱼眼的可视距离，鱼类天生就是近视眼，仅能看清距自己1m-2m的物体，此外，大部分鱼类都是色盲，除了白色，对其他颜色的感觉都不敏感。

和人眼相比，魚眼简直是弱爆了。但鱼眼也有着人眼所不具备的优势，有过钓鱼经验的人会知道，鱼儿反应敏捷，垂钓者还未曾走近岸边，附近的鱼儿就会飞快地逃散，一点也不像拥有近视眼的样子，这是因为鱼类的视野非常广阔，我们在不扭动脖子的情况下，双眼在水平方向上能够看清]20°-130°范围内的物体，超过这个范围人眼就无法聚焦。只能用余光扫射物体，在竖直方向上人的视野更为狭窄，不到80°。而鱼类单眼可在水平方向上看到60°～180°范围内的物体，在竖直方向上的视野范围达150°，也就是说鱼类不用扭头就能看到背后的风景，不用低头就能看见下方的世界，之所以鱼眼的视野广阔，一方而是因为大多数鱼类的眼睛都在头部的两侧，并突出于眼眶：另一方面是因为在光线折射的作用下，鱼从水中看到岸上的物体比实际要高。

鱼眼给了科学家很大的启发，鱼眼镜头就是模仿鱼眼设计出来的，比起普通镜头，鱼眼镜头的焦距要短得多，所能拍摄的视野范围达到了220°，在近距离就可以实现大场景拍摄效果，在安防领域中，鱼眼镜头已成为不可或缺的设备，传统的监控摄像头存在着监控死角，但配备鱼眼镜头的龟眼摄像机能够真正实现360°无死角监控，需要说明的是，鱼眼镜头所呈现的画而扭曲失真，不过。通过计算机可以将失真画面转换为正常画面（如图4），除此之外，鱼眼镜头另外一个重要应用就是拍摄全景地图。在本刊2015年11月号《生活中的物理》栏目《让你身临其境的全景地图》一文中对此有详细介绍。

眼观六路的蝇眼

在地球上数量庞大的动物群体中，昆虫在种类和数量上占据首位，苍蝇作为昆虫中的一员可谓是声名狼藉，在我国被列为“四害”之一，但是这一切都不妨碍苍蝇有一对神奇的眼睛。

在生活中，大家对苍蝇的敏捷有着深刻的印象，当苍蝇停留在桌面或墙壁上，无论你从哪个角度试图用手去捕捉它，都会发现手还未曾落下，它早已逃之夭夭，难道苍蝇背后还长厂眼睛不成？图5所示是苍蝇的眼睛，在高分辨率图片下可以看到蝇眼形状非常独特，它呈半球形并占据了头部大部分区域，发出金属光泽，有一种特殊的美感，通过对蝇眼的研究，科学家发现蝇眼十分特殊，共有5只。其中3只较小的是单眼，是感觉亮度强弱的。另外2只为复眼（即图中半球形），每只复眼由3000多只六角形的小眼组成，这些小眼都有着独立的光学系统和大脑神经系统相连，小眼之间既自成体系又能相互配合协调。依靠复眼，苍蝇能够看到350°范围内的东西，还能够将运动的物体分成连续的单个画面，快速分辨出运动物体的轮廓，据研究，人眼要用0.05s才能看清楚物体的轮廓，而蝇眼只要0.01s，这就是苍蝇拥有敏捷身手的原因。

蝇眼的特殊构造和功能使科学家们受到启发，模仿它制作出“蝇眼镜头”，这种镜头由上千枚小透镜组合而成，安装在照相机上能够一次拍摄千余张照片，现如今，蝇眼镜头已被用来复制大规模集成电路中的显微电路。