眼与耳

◎文/首都医科大学附属北京同仁医院、北京市眼科研究所副研究员 刘宏伟

眼睛和耳朵都是我们的五官，我们可以用眼睛看美丽的景色，用耳朵听美妙的声音。其实，我们看到和听到的是一种叫做“波”的物质，眼睛能看到电磁波，耳朵能听到机械波。

电磁波与机械波有什么不同

电磁波和机械波有相似之处，又有不同之处。电磁波是在电能与磁能不断相互转换中产生，也就是说由电磁振荡产生；机械波是由物体在其平衡位置附近所作的往复运动中产生，也就是说由机械振动产生。电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度不同。电磁波是横波；机械波可以是横波，也可以是纵波。

电磁波从低频率到高频率主要分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。机械波常见的有水波、声波、地震波和冲击波。

眼睛是如何看到电磁波的

电磁波中的可见光可被人眼看到。这是因为人眼的视网膜上有感光细胞，其中视杆细胞感受弱光，视椎细胞感受强光和颜色。感光细胞将光信号转为电信号，通过视神经，将信号传到大脑皮层的视觉中枢，产生了视觉。

大多数人的视椎细胞有3种，分别是红视椎细胞、蓝视椎细胞和绿视椎细胞。每种细胞能分辨出100种颜色，视觉中枢通过300种颜色的搭配，可以分辨出100万种不同的色调。

极少的一部分人有4种视椎细胞，称为四色视者。除红、蓝、绿3种视椎细胞外，还有橙视椎细胞。橙视椎细胞为四色视者又增加了100种颜色，视觉中枢通过400种颜色的搭配，可以分辨出1亿种不同的色调。

动物中也有四色视者，比如某些鸟类。不过，它们的第4种视椎细胞可感受紫外线，也称紫外光，这是人眼还无法做到的。

耳朵是如何听到机械波的

机械波中的声波可被耳朵听到，但不是全部声波。频率在20赫兹～20千赫的声波为可听波，即人耳能分辨的声波；频率低于20赫兹的声波称为次声波；频率在20千赫至1吉赫的声波称为超声波；频率大于1吉赫的声波称为微波超声。

声波通过我们的外耳道、鼓膜和听骨链的传递，引起耳蜗中淋巴液和基底膜的振动，最终传到听觉感受器——毛细胞。毛细胞将声波的机械能转变为电能，生成电信号，通过听神经，传送到大脑皮层听觉中枢，产生了听觉。

与人类不同的是，有些动物可以听到超声波。狗可听到50千赫的超声波，猫可听到65千赫的超声波，蝙蝠可以听到120千赫的超声波，海豚可以听到150千赫的超声波。海豚发声的音调很高，为7千赫至12千赫，因此我们常把高音调的声音称为海豚音。不过，海豚没有蝙蝠发出的音调高。蝙蝠可发出10千赫至20千赫的高音，还可发出20千赫至120千赫的超声波。

利用“波”为人类社会服务

1.“波”不但可以为我们的眼睛和耳朵服务，还可为人类社会服务。2017年8月8日，九寨沟发生了7级地震。与此同时，周边一些地区收到了地震预警。如在地震发生前40多秒，汶川县电视台中断正常电视节目播放画面，弹出地震预警信息。

地震发生时，震中发出的地震波会向周围传播，可对周边地区造成破坏。在震中监测到地震波，可立刻用无线电波将信息发出。由于地震波是机械波，传播速度远低于属于电磁波的无线电波，能为周边地区抢出几十秒的时间，可为将要到来的地震提前准备。

2.超声波检查在临床上很常用，它也是利用“波”为人类社会服务的。超声波检查可分为A超、B超、M超和D超。

A超是以波形来显示人体组织特征的，主要用于测量器官的径线，以判定其大小。在眼科，可用于角膜厚度、前房深度、晶体厚度、玻璃体腔长度和眼轴长度的测定，还可用于白内障手术的人工晶体度数的计算。

B超是用平面图形的形式来显示人体组织的。广泛用于眼科、妇产科、泌尿科、消化科及心血管科。在眼科，可用于前房混浊检查，玻璃体混浊的检查，眼部异物的确定，视网膜、脉络膜及睫状体脱离的诊断。

M超是用于观察随时间变化的活动组织的，适用于检查心脏的情况。心脏有规律地收缩和舒张，心脏各层组织和超声探头间的距离便发生节律性的改变。随着水平方向的扫描，便把心脏各层组织的回声展开成曲线，因此M超又称为超声心动。

D超又称为多普勒超声，是专门用来检测血液流动的一种超声诊断方法，由于可用不同颜色显示血流的方向，因此又称为彩超。在眼科，可以检查眼部血管，如眼动脉、视网膜动脉与静脉、睫状后动脉、眼静脉等。可对眶内颈动脉海绵窦瘘、糖尿病视网膜病变、前部缺血性视神经病变、视网膜中央静脉阻塞和老年黄斑变性等进行诊断。

3.OCT检查在临床上很常用，特别在眼科已成为常规检查。它也是利用“波”为人类社会服务的，它用的是一种电磁波——红外线，也称为红外光。

OCT称为光学相干断层扫描，它利用光干涉的原理，检测生物组织不同深度层面对光的反射或散射，得到生物组织的二维或三维结构图像。在眼科，它分为眼前节OCT和眼后节OCT。

眼前节OCT可检查角膜、前房、晶状体和虹膜等组织。可进行角膜厚度的测量、角膜病变的观察，可进行房角的检查、治疗青光眼的引流阀的监测，可进行人工晶体测量和术后定位，可进行虹膜炎症及肿瘤的检查。

眼后节OCT可检查视网膜、神经纤维层、黄斑和视盘。可对黄斑裂孔、黄斑囊样水肿、糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性和青光眼进行诊断。