为啥猫狗能夜视?

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要解释夜视能力,首先我们要了解一下人类的眼睛是怎么看见东西的。光(或称电磁辐射)从物体上发射或反射后,进入视觉系统的器官——眼睛,然后穿过角膜和眼睛本身的透镜并且聚焦在视网膜上,视网膜中被称为杆细胞和锥细胞的感光神经细胞将光信号转换为电信号,并沿视神经输入大脑的视觉中枢,由视觉中枢进行解码和加工从而产生了视觉。由此可见,眼睛等光接收系统的工作离不开外来光的刺激。

光的波长在380~780nm范围以内时,对于人眼,这些光是可见的,形成不同颜色的彩色光;波长短于380nm(但一般不短于10nm)的辐射称之为紫外辐射,长于780nm的辐射则称之为红外辐射。通常所说的夜视技术,就是指在夜间极微弱光线下或完全黑暗的条件下,借助于夜视器材增强目标微弱光或利用目标与背景自身或反射的红外辐射形成清晰的图象的综合技术。

对于夜视技术的研究,人们主要是从猫、狗等动物身上得到的启发,猫科动物通常昼伏夜出,而狗的嗅觉和听觉都非常灵敏,因此我们首先产生疑问:为什么猫、狗的眼睛在黑暗的夜晚可以看得非常清楚?

其实猫狗的眼睛和人的眼睛是一样的,都是由晶状体、虹膜、视网膜等构成的,构成视网膜的有锥状体细胞和杆状体细胞,锥状体细胞只对强光起作用,杆状体细胞只对弱光起作用。因此锥状体细胞主要是在大白天使用(产生色觉), 而杆状体细胞则是在夜晚昏暗的光线条件下使用(无色觉)。猫和狗的杆状体细胞都比人类多,因此它们在晚上比人更敏感,也就是所谓的夜视能力强。以猫为例,它在白天的视力比较差,但是在黄昏或者黑夜的时候,视力比人类都要好了,其实猫的视网膜结构并不比猴类的要先进,猫的夜视能力在很大程度上要归结于它眼底的脉络膜,脉络膜里有个很特别的结构叫作脉络膜反光层或叫作终膜反光层,在猫眼底部有一层膜,叫做脉络膜,这一层膜在终膜(视网膜)的下面,它的表面光滑,象镜子一样能够反射光线。

终膜的感光细胞在非常弱的光线下,就可能将光刺激转变成神经冲动沿视神经传向大脑皮层视中枢(它能够处理成像信息)。当外来光极其微弱的时候,有些光子被脉络膜反射,沿着原路反射回来,所以,那些被吸收的光线能够再次起到刺激感光细胞的作用,从而使猫在黑夜中也能视物,这就是为什么猫在黑夜或黄昏能有如此好的视力的主要原因。实际上,在弱光条件下,猫的瞳孔扩大,进入眼内的光显著增多,脉络膜反光层也反射更多的光,起到了类似反光镜的作用,因此,在弱光条件下,猫瞳孔内通过的光,比在强光条件下还多,这也是为什么猫在黄昏的时候,瞳孔反而比在黑夜中还小的原因!

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