射到人视网膜上的光最后是被反射还是被吸收?

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10个答案
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鬼谷藏龙神经科学博士生

2014-08-26 22:31

归根结底的话主要是被吸收,毕竟瞳孔才那么点大,光路又比较精确,而且人体组织的反光能力普遍很弱,射入眼睛的光是很难再反射离开了。
不过这其中大部分是被人体的其它组织吸收的,只有一小部分是被感光细胞的光敏感离子通道吸收,因为每一种光敏感离子通道只能吸收特定频率范围的光子。
被吸收的光子能量会促使光敏感离子通道的构象改变,进而改变通道的开关,最终改变细胞膜的通透性,最终减少感光细胞向下游神经元释放谷氨酸的频率而产生视觉信号。

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文内插图均来自于维基百科
https://en.wikipedia.org/wiki/Retina

视网膜分十层,要分层次讨论,按照光线遇到的顺序,依次是:

  • 神经纤维层
  • 一堆处理信息和传导用的神经核团以及它们的神经纤维
  • 光感受器
  • 视网膜色素细胞(RPE)

在这中间还有血管什么的

* 神经纤维层
是反光的,而且由于神经纤维层有方向性,所以对反射光的偏振性还会有影响。眼科会使用这个特性来测量神经纤维层的厚度。视盘附近神经纤维层厚度跟青光眼有很大关系。神经纤维层在黄斑中心凹的区域会形成一个凹陷(所以才叫中心凹),这个区域是眼睛看东西最敏感的区域,此处视力可达1.0,再远点都没有。这是个能够反光的凹陷,所以相当于一个凹面镜,在用眼底镜看这里的时候,光照射在这个凹面镜上,能够在凹面内部形成一个聚焦点,看的时候感觉是一个光点悬浮在视网膜上,这个叫中心光反射。有这个光点,说明中心凹是凹的,如果黄斑区出现什么问题,比如水肿、脱离,这个凹面没了,中心光反射也就没了。


* 一堆处理信息和传导用的神经核团以及它们的神经纤维
基本是透明的

* 在这中间还有血管什么的
视网膜的供血很丰富,供血量很大,通过眼底镜可以直接看到血管,血管里面是有血的,红的,反光。稍微大一些的血管,特别是动脉血管,表面有弹性的纤维层(想一下吃火锅涮的黄喉,那个是主动脉),动脉有时候会有比较明显的反光。特别是高血压的时候。

* 光感受器
视锥细胞和视杆细胞的节盘上有大量的感受器,能够吸收一定量的光子,据说很少量的光子就可以激活离子通道打开。

* RPE
这才是重点,RPE细胞含有大量的色素,吸收光,它负责防止光线二次反射,也就是说被光感受器处理过的信息,不要再被处理一遍,也不要像小球一样在眼球里反射好多次。人的光感受器是半插进RPE细胞的。(据说有些动物,大概是两栖类还是鱼什么的,RPE细胞能在强光环境下主动上来包住光感受器细胞,这个要请教生物专业或者兽医)

视网膜再往下是脉络膜,又叫色素膜,就是有好多好多色素,好多好多血管。吃鱼眼睛的时候有一层黑色的东西,就是它了。和RPE细胞一起把剩余的光差不多吸收完了。脉络膜外面就是巩膜了,不透明。


所以光找到人的眼底,是有一部分能够反射回来,反射回来的成分有神经纤维层的反光,血管和血液的反光,RPE乃至脉络膜的微弱反光。所以正常眼底的反光是这些混杂在一起,大约是橘红色的。

一般来说,由于日常瞳孔比较小,在2-4mm,眼底的红反光不太容易反射回到观察者的眼睛里,所以看不到。想像一个绒布盒子,里面是一片镜子,表面有一个2mm的洞,要通过这个洞看到照射进去的反光有一定的难度,需要入射光轴和观察的光轴之间的夹角很小。但是在瞳孔比较大的情况下,比如室内、晚上,瞳孔会相对大一些,或者干脆用了散瞳药,就有可能看到眼底的红反光,也就是照相时需要避免的红眼了。

眼底的红反光有很多作用:
1. 看病
有的疾病是眼球内部有不透明的病变,比如视网膜母细胞瘤、先天性的白内障……这时候眼内的反光就受到影响,有时候甚至在瞳孔区有白色的反光影像,这个病经常就是在给孩子拍照片的时候发现的,室内、吹蜡烛,照片一只眼是红眼,另一只怎么在瞳孔里有白色的东西,去医院一查发现了。


2. 配眼镜
如果照入眼睛的是一个光带,那么在晃动这个光带的时候,红反光应该有相应的变化。大约可以简化成用平行光去照一个透镜后面放一片反射屏,然后去看形成的物像是正立的(跟晃动的方向一致),还是倒立的像(跟晃动的方向相反),如果恰好反射屏在焦点上,那么只是聚焦,既不顺动,也不逆动。这时候透镜的度数就加对了,这就是验光检影的基本原理。

3. 手术
眼科在做手术的时候,需要有从眼球内部来的照明,但是有些手术也很难放进一个灯进去或者不用放一个灯到眼球内部,所以我们的手术显微镜就要做到让入射光的光轴和观察的光轴尽可能的接近。让照射到视网膜上的光再反射回来成为内部的照明光。显微镜是否是同轴光路,同轴光路有多好,那可是万、十万、百万人民币的差别。

参考:
Web Vision是个超赞的视网膜生理教材
http://webvision.med.utah.edu/
(有时间我再补点图)
(喵的,以后答题要克制,再写这么长要收稿费)

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支持者: 理想流氓

太专业了!谢谢!那就是说光敏离子通道的构象改变不是利用ATP供能而是直接利用光能?

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估计应该是吸收更多,反射的少,否则平时日光或者月光照射到人眼上,应该就会真的“囧囧”有神了

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2014-08-28 19:25

被死神小学生吓进来了。

另,我觉得是被吸收,当然也有部分被反射,但由于瞳孔太小,进入眼睛的光不大可能原路返回离开眼球了,类似某乌云的实验。所以会在瞳孔中多次反射,逐渐减弱,最后被完全吸收。另外不只是被视网膜吸收,玻璃体也会吸收的。玻璃体可没那么透澈。

不过……当外界光线非常强的时候,还是会有光从眼球返回出去的。所以照片里人或动物才会有红眼,那是眼底血管的颜色。

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顶一下吸收。记忆中视网膜颜色挺深的,大部分地方是黑色,所以应该是吸收吧。虽然只见过几种动物的视网膜,不过感觉大家应该都差不多(我猜)。

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按照这分析。。。那人的眼睛不就黑色了么。。。

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可是我们也可以从别人的眼睛上看到ta所可看到的东西啊,这不也说明光线有相当一部分可以反射出来了吗?

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支持者: Albert.

能反射的话 那不成狗眼了

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