眼睛的调节
远近调节
人眼如何实现远近调焦的?
现代化的照相机都有自动调焦的对光系统,但都是单机调焦。人类是用两只眼看远近,也就是说人眼看东西时,怎样才可使两眼看到的东西既看得清楚同时又能看成一个,这就是眼科学中的双眼单视问题,这是一个很有趣味也是防治近视所要了解的一个极为重要的问题。
生物进化中,视觉功能也是由低级动物只靠光感来判断前进和后退,逐渐进化到哺乳动物有了形觉功能,可以辨别物体的细节。人眼不但有形觉功能,还具有‘双眼单视和辨别物体远近和表面凹凸的立体视觉。为了能使两眼看远看近时看得清楚,就要不断地改变晶状体的形状进行调节。另一方面,为了维持双眼单视,还要靠眼球外面的内直肌忽张忽弛,才可使两眼的视线聚焦在眼前同一目标。
正常情况下,5米以外的平行光线,通过眼的屈光系统(角膜、房水、晶状体、玻璃体),不需要调节,可以聚焦在视网膜黄斑中心凹处,形成清晰的像。看近时,大脑发出神经冲动,使睫状肌收缩,晶状体表面曲率改变(晶状体通过晶状体悬韧带与睫状肌相连),同时伴有眼睛内聚,瞳孔缩小,使光线聚焦在视网膜黄斑中心凹处,形成清晰的像,随年龄的增加,晶状体硬度增加,弹性减低,眼的调节能力减弱,出现看近不清晰,需要戴老花镜。
晶状体在视远近不同物体时,大小不会发生变化,只是通过睫状肌的收缩和松弛,发生厚度上的变化。在看近处物体时,睫状肌收缩,晶状体厚度增加,屈光能力变大。
对眼睛看远近物时调节的总结:
看近物时
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看远处时
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睫状肌
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收缩
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放松
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悬韧带
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放松
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拉紧
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焦距
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缩短
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拉长
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睫状体位于虹膜的根部与脉络膜之间,为一宽约6mm的环状组织,其矢断面呈三角形,内含睫状肌。睫状体与晶状体赤道部之间有纤细的晶状体悬韧带相连结。晶 状体形如双凸透镜,富有弹性,当睫状体收缩时,悬韧带松驰,晶状体借助自身弹性变凸,焦距变短,屈光度改变,看近的物体就很清晰,若长时间看近处的物体, 为了保持双眼单视,双眼还需内转,睫状体长时间处于收缩紧张状态,我们就会感到眼睛疲劳。
■ 睫状肌虽然和悬韧带相连,但是并不是「一体成形」,而是由睫状肌带动悬韧带动作。
■ 悬韧带主要由秦氏小带的纤维组成,秦氏小带纤维附着于水晶体的表面被膜上,平常它的张力使水晶体呈现较扁平状。
■ 例如在看近物时,睫状肌收缩,把自己拉往前且使额部移向眼睛的轴心,这使得悬韧带作用于水晶体的张力放松,而使水晶体从扁平变得较球状,而把焦距对准近物,使得近物之影像变清晰。
光暗调节
人类和很多动物(除了少数鱼类)的瞳孔由不自觉的虹膜伸缩控制大小,以调节入眼内的光线强度。此称为瞳孔反射。例如,人类瞳孔在强光下直径大约1.5毫米,在暗淡光线中扩大到8毫米左右。
动物的瞳孔形状由玻璃体的光学特性、视网膜的形状和敏感度,以及物种的生存环境和需要决定。一般为圆形或缝状,有些水生动物的瞳孔则有更奇异的形状。缝状瞳孔常见于活动在不同光线强度下的动物。在强光下,这类瞳孔缩成细缝,然而仍然允许光线落到视网膜很大部分。开缝的方向可能与动物需要以高敏感度察觉的运动方向有关。例如家猫的瞳孔为竖立,便于察觉老鼠等猎物的横向运动。很多蛇类也是缝状瞳孔。
在用闪光灯照相的时候,瞳孔来不及及时关闭,闪光照亮眼底血管丰富的视网膜,形成红眼现象。具有“防红眼”功能的相机是预闪一次光,使瞳孔在正式闪光的时候已经达到收缩状态。
瞳孔反射
要了解什么是瞳孔反射,首先要知道什么是瞳孔。瞳孔是动物或人眼睛内虹膜中心的小圆孔,为光线进入眼睛的通道。虹膜上平滑肌的伸缩,可以使瞳孔的口径缩小或放大,控制进入瞳孔的光量。它在亮光处缩小,在暗光处散大。在虹膜中有两种细小的肌肉,一种叫瞳孔括约肌,它围绕在瞳孔的周围,宽不足1mm,它主管瞳孔的缩小,受动眼神经中的副交感神经支配;另一种叫瞳孔开大肌,它在虹膜中呈放射状排列,主管瞳孔的开大,受交感神经支配。这两条肌肉相互协调,彼此制约,一张一缩,以适应各种不同的环境。
瞳孔的大小可以控制进入眼内的光量。一般人瞳孔的直径可变动于1.5-8.0mm之间。假定人由光亮处进入暗室时瞳孔直径可增加5倍,那么瞳孔的受光面积应增大25倍;可见瞳孔的变化,有保持在不同光照情况下进入眼内的光量较为恒定的作用。但暗室中较强阳光照射的光照强度实际减弱约100万倍,因而单靠瞳孔大小的改变,远不足以使进入眼内的光量光亮保持恒定。事实上,人眼在不同的亮度情况下是靠视网膜中不同的感光细胞来接受光刺激的,在暗光处起作用的视杆细胞细胞对光的敏感程度要比在亮光处起作用的视锥细胞大得多,因此在暗处看物,只需进入眼内光量适当增加即可。
瞳孔扩散
交感神经的信号可导致扩瞳肌肉收缩,从而扩散瞳孔。面部交感神经受损可以导致单侧瞳孔缩小(Horner's syndrome)。
刺激皮肤、剧烈痛觉以及突如其来的惊奇声音等均可使瞳孔扩大。
人类在看到引起兴趣的物品,或者兴奋的时候瞳孔也会扩大。心理学的研究发现,瞳孔大于平均的人脸,特别是女性的脸被认为更美。
阿托品等药物可以扩散瞳孔,视光学中用来消除验光过程中瞳孔反射的影响。另外LSD、可卡因等毒品也可导致瞳孔扩散。
瞳孔扩散被用来确认死亡,是判断死亡的其中一个指标。
瞳孔缩小
眼睛遇到强光时,虹膜括约肌(iris sphincter muscle)收缩导致瞳孔缩小以保护眼底。这个过程受脑干支配。因而医学上用失去瞳孔反射来判定死亡。
人看到厌恶或憎恨的对象的时候瞳孔会收缩。另外吗啡、海洛因等药物也会导致瞳孔缩小。
光线
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暗
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亮
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环状肌
| 放松 | 收缩 |
辐射状肌
| 收缩 | 放松 |
瞳孔
| 放大 | 缩小 |
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