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[科普]为什么光的三原色是红绿蓝?为什么人在黑暗里看不清颜色?

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终于知道光的三原色是红绿蓝了,竟然是生物原因而不是物理原因



IP属地:黑龙江1楼2016-02-06 10:08回复
    转自人人网刘大可的日志:
    http://blog.renren.com/blog/230155475/874381019


    IP属地:黑龙江2楼2016-02-06 10:11
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      进一步地讲,可见光之所以可见,就是因为它们的光子轰击到视网膜上之后,能够引起感光细胞内的感光色素的光化学反应,这一原理同胶片照相机的原理完全一样:光子的本质是电磁力的量子,化学键的本质是就是电磁相互作用,能量足够的光子轰击到溴化银或者其它感光材料上,就会改变化学键的,甚至破坏化学键。在溴化银底片上,发生的是这个光分解反应:
      AgBr=Ag+Br
      那么在人眼视网膜上发生了什么呢?这里先看人视网膜的结构:

      附加图03 电子显微镜下人视网膜的显微照片,颜色是后期处理


      IP属地:黑龙江3楼2016-02-06 10:25
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        图02 视网膜结构示意图
        我们可以看到,图02里视网膜有非常明显的三层细胞,标上了1、2、3,现在只需要讨论标着1的那层细胞,它们就是人眼的感光细胞。我们还可以看到,这一层细胞分成了两种,一种是细长形、表示成蓝色的视杆细胞(Rod cell)也就是附加图03里数量较多的柱状细胞,另一种是用过的避孕套形、表示成橙色的视锥细胞(Cone cell),也就是附加图03里前排的尖头细胞。它们含有不同的感光色素,具有不同的功能:
        占多数的是视杆细胞,它们有一个细长的头部,里面有层叠的内质网:

        附加图01 视杆细胞结构示意图


        IP属地:黑龙江5楼2016-02-06 10:31
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          一不留神β-胡萝卜素的闲话说多了,咱们回到视紫红质上来——在视觉的形成中,由于视黄醛吸收光子后发生异构,视紫红质就有了有如下光反应:
          视紫红质→视蛋白+视黄醛
          这和溴化银的光解效果一样,不同的过程是,视蛋白嵌在感光细胞内的片层膜上,在无光的时候细胞膜上有打开的离子通道,一旦视紫红质发生了光分解反应,就会随之触发一系列能量传递,最终关闭细胞膜上的Na-K离子通道,造成感光细胞细胞膜内外的电势差;而当光强减弱,又会发生这个反应的逆反应,视蛋白重新和视黄醛结合成视紫红质,减少打开的离子通道。接下来就如你生物课上学的一样了,不同强度的电势差产生不同强度的神经冲动,经过图02上2、3两级细胞传递,通过视神经进入人脑,视觉中枢识别这些神经冲动,于是形成了基本的视觉,下面这个图,能看懂就看吧:

          图05 视紫红质的感光
          但是,视杆细胞中的视紫红质对所有的光一视同仁,只要有光,就能反应,所以视杆细胞只能分辨有光无光,不能分辨颜色,就像溴化银老照片一样,它形成的视觉是黑白的。


          IP属地:黑龙江7楼2016-02-06 10:32
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            色觉来自另外一组细胞,视锥细胞:

            图06 视锥细胞上面的圆锥形尖头里含有层叠的膜,感光色素就嵌在上面
            人有三种视锥细胞,各自都有一种因视蛋白结构不同而与视紫红质有不同光敏感性的感光色素,这些色素的光反应都只对特定波长范围的光敏感:第一种略微带红,对长波长可见光,尤其是波长563nm左右的黄绿光敏感,含有这种色素的细胞叫做L视锥细胞,L是long的缩写;第二种呈绿色,对中波长可见光,尤其是535nm左右的绿光敏感,含有这种色素的细胞叫做M视锥细胞,M是middle的缩写;第三种有点儿蓝,对短波长可见光,尤其是420nm左右的蓝紫光敏感,含有这种色素的细胞叫做S视锥细胞,S是short的缩写:


            IP属地:黑龙江8楼2016-02-06 10:33
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              附加图02 视杆细胞(黑色虚线)与三种视锥细胞(彩色视线)感光范围比较
              再说一句题外话,为了更好地识别物体的颜色,人眼为数不多的视锥细胞几乎都集中在了视网膜的中央一个叫做黄斑的地方,对颜色格外敏感,所以每当人注视某项物体时,眼球常会不自觉转动,让光线尽量聚焦在这里。但是这里没有视杆细胞,光线少的时候就不好使了——所以在黑暗的地方还有一个很奇妙的现象:你觉察到旁边有什么东西的在晃悠,扭过头定睛一看却看不到了,无数鬼怪的故事就诞生了。同样,仰望星空的时候,越是盯着一颗星星看,星星越暗,反而目光偏离一些看得更清楚。[在开始下一个问题之前,透露一个很有趣的事情,相当多的鸟类只有视锥细胞没有视杆细胞,所以在夜间完全是瞎子,这也是为什么偷鸡的成功率特别高,因为鸡不知道发生了什么事情,只要不疼就不叫——自己拿根树枝子,把鸡抱上去,端着就走了,当事鸡什么都看不见,毫不知情]


              IP属地:黑龙江10楼2016-02-06 10:36
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                另外推荐一下,原作者有一个相册叫做《活色》 http://rrurl.cn/v10mt0,里面收集了许多斑斓鲜艳的生物;还有一个相册叫做《虫的拟态》 http://rrurl.cn/lyJ9qO,里面收集了大量虫的伪装——图文并茂,欢迎大家浏览和分享。


                IP属地:黑龙江12楼2016-02-06 10:41
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                  图17 几种猴的脸
                  另一方面,树上的生活很安全,猛禽不容易飞进树冠,它们的天敌主要是花豹这样的大色盲,在较小的生存压力之下,保护色和警戒色没有特别的用武之地,也就迟迟没有演化出来。


                  IP属地:黑龙江16楼2016-02-06 10:47
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