領略動物眼睛的魅力

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，但是由于生存環境、生活習性和人類大不相同，不同種類的動物有著各自獨特的眼睛，有些動物的視覺能力遠超人類，有些動物的眼睛還具備著人類沒有的本領，下面就讓我們一起來領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，準確地捕捉獵物，老鷹可以將方圓36km范圍內的事物盡收眼底，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，根據科學家的研究，鷹眼的視覺系統構造非常特殊，我們人類的眼睛里有個被稱為黃斑的黃色小區域，在黃斑的中央有個凹陷，它是視網膜中視覺最敏銳的區域，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，側面的凹陷可以接收鷹頭側面的物體像，如此獨特的構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，鷹眼中央凹內感光細胞高達每平方毫米100萬個。遠超人類，這使得它們擁有強大的分辨物體的能力，此外，鷹眼視網膜上的血管數量較少，可以大大減少光的散射（當光線通過不均勻介質時，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”的預警機，機身上載有仿造鷹眼的結構原理所制作的“電子鷹眼”，預警機能夠克服地面雷達易受地形干擾等不利因素，在高空中進行拍攝、監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。

魚眼內部也有晶狀體結構（如圖3），人眼內部的晶狀體厚度可以通過睫狀體調節，這樣人就可以看清遠處和近處的物體，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勢，有過釣魚經驗的人會知道，魚兒反應敏捷，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°范圍內的物體，在豎直方向上的視野范圍達150°，也就是說魚類不用扭頭就能看到背后的風景，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魚類的眼睛都在頭部的兩側，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。

魚眼給了科學家很大的啟發，魚眼鏡頭就是模仿魚眼設計出來的，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到了220°，在近距離就可以實現大場景拍攝效果，在安防領域中，魚眼鏡頭已成為不可或缺的設備，傳統的監控攝像頭存在著監控死角，但配備魚眼鏡頭的龜眼攝像機能夠真正實現360°無死角監控，需要說明的是，魚眼鏡頭所呈現的畫而扭曲失真，不過。通過計算機可以將失真畫面轉換為正常畫面（如圖4），除此之外，魚眼鏡頭另外一個重要應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》一文中對此有詳細介紹。

眼觀六路的蠅眼

在地球上數量龐大的動物群體中，昆蟲在種類和數量上占據首位，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，都會發現手還未曾落下，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特，它呈半球形并占據了頭部大部分區域，發出金屬光澤，有一種特殊的美感，通過對蠅眼的研究，科學家發現蠅眼十分特殊，共有5只。其中3只較小的是單眼，是感覺亮度強弱的。另外2只為復眼（即圖中半球形），每只復眼由3000多只六角形的小眼組成，這些小眼都有著獨立的光學系統和大腦神經系統相連，小眼之間既自成體系又能相互配合協調。依靠復眼，蒼蠅能夠看到350°范圍內的東西，還能夠將運動的物體分成連續的單個畫面，快速分辨出運動物體的輪廓，據研究，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。

蠅眼的特殊構造和功能使科學家們受到啟發，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，安裝在照相機上能夠一次拍攝千余張照片，現如今，蠅眼鏡頭已被用來復制大規模集成電路中的顯微電路。