网友提问:
猫的眼睛怎么会发光的?猫眼是什么构成的?
优质回答:
半夜梦醒,养猫人士一定都见到过你家爱宠的那双渗人的夜光眼。猫眼之所以在夜里发光,其实是把夜里微弱的光聚焦再反射了出来。
很多夜行动物,像鳄鱼、蛇、甚至狗的眼睛,都能发光,这其实是它们具有夜视能力的一种副作用。
我们是如何看见东西的?
我们知道,眼球的后部有一层薄薄的组织叫做视网膜,它是由特殊的感光细胞构成的。光线刺激这些细胞会产生电信号,然后视网膜后面的视神经将这些信号传递给大脑,于是我们就看见东西了。如果这些细胞接受不到光线,就产生不了电信号,我们也就看不见东西。从爬行类到鸟类再到其他哺乳类动物,其视觉原理大体上都是相同的。
有些动物视力好,有些动物视力差,区别在于眼睛里感光细胞的多少。人类视网膜上有超过九千五百万个感光细胞。但对于需要夜间活动的动物,仅靠增加感光细胞来提升视力是不够的,因为在黑漆漆的夜里,缺少的是光,而不是感光细胞。只有接受更多的光才能看得见,但眼睛这个窗口的大小决定了进光的多少。为了保证生物的和谐体态,不可能给每个夜视动物都进化出碗口大的眼睛,所以关键点就变成了加大光线的利用率。
夜视动物的视网膜后面有一种叫做反光膜(tapetum lucidum)的结构,在拉丁语中的意思是”明亮的挂毯”。
这是一层长在视网膜后像镜子一样的组织,它可以通过反射,让光线可以再次经过视网膜上的感光细胞,从而让感光细胞加倍产生电信号,但就像射进眼中的光无法被感光细胞完全利用一样,反射出来的光有一些也会穿过这些动物的瞳孔,从眼中射出来。这让它们的眼睛看起来在发光一样。
为什么不同夜视动物发的光颜色不一样?
这种眼睛中反射的光,叫做眼耀。其颜色取决于反光膜的组成物质。
不同生物的反光膜表面由不同的分子和纤维构成。某些鱼类的反光膜表面含有DNA中的鸟嘌呤,会产生白色的眼耀;羊类反光膜表面含有胶原蛋白,这也是很多动物肌肉和皮肤的结构物质,会发出蓝色或绿色的光;猫类反光膜含有核黄素和锌,这些物质的含量决定了猫的眼耀是黄色、绿色、还是蓝色。
挪威北极地区的驯鹿,其眼睛甚至还能够改变颜色,从夏季的金黄变成冬季的深蓝。科学家们认为这是它们眼睛为了长期适应极地地区的黑暗带来的变化。
北极区的黑夜与它的白昼一样漫长,都长达6个月。这是由于地轴23.5°的倾斜角,以及极地特殊的位置造成的。地球在公转时会有6个月时间两极之中总有一极朝着太阳(白昼),而另一个极则背向太阳(黑夜)。
为了适应这样的极昼极夜的交替,驯鹿的眼睛结构会在昼夜之间变化,在冬季里会更加适应低光。有人认为它们甚至可以看到紫外线的一些波长。
在整个暗淡的冬季里,为了在黑夜中看得更清楚,驯鹿的瞳孔必须扩张以吸入更多的光,且当瞳孔扩张时,会压迫到眼睛的前部进而增加眼压。增加的眼压又使构成驯鹿反光膜的胶原纤维几乎挤压在了一起,这种压缩会引起了颜色的改变。
紧紧挤在一起的纤维反射更短的蓝色光波,而放松的纤维则反射更长的黄色光波,这种现象被称为布拉格定律。
布拉格定律用公式表达为:2dsinθ=nλ(d为平行原子平面的间距,λ为入射波波长,θ为入射光与晶面之夹角)。布拉格定律的成立条件是波长小于等于2d,所以散射的光是波长短的蓝光。
准确地说,压缩纤维使反光膜侧面散射光线,而非反射眼中的光线,进一步增加视网膜可吸收光线的数量。一般来说,夏季驯鹿眼睛会反射掉超过95%的摄入光线,而冬季则仅反射40%。也就是说,光线利用率从5%增加到了60%,意味着驯鹿在完全黑暗的空间中也能看见。只不过由于散射,眼睛里的光线过于分散,看东西就会很模糊,但这总比看不见好吧。
总结
相对于那些有夜视能力的生物,人类的眼睛是有缺陷的。对于黑暗世界的体验,我们远不及夜行生物,更不用说那些可以看见可见光波段以外的生物了。
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猫眼发光是猫眼睛的视网膜有一种像镜子的构造,当微弱的光反射到视网膜上,猫的眼睛会发光。
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猫眼不会发光,只能反光。
不光猫,很多动物的眼睛都会反光,鱼,猫头鹰,狗等等。生物只要瞳孔撑开面积超过眼白50%面积的,基本都会反光。
因为它们在生物进化过程里,为了更好的适应低光照度的生存捕猎躲避环境,而进化出来采光率更高效面积更大的反光瞳孔,也有人叫照膜的。
猫的瞳孔可以比人类撑开地更大,光捕捉能力更强。反光也更强。抽象点理解,可以说类似于手电聚光杯的那种原理,我们看到的反光是聚光杯底部,猫通过聚光杯观看世界。