标题:正立与倒立的物像


  在光学中,由实际光线汇聚成的像,称为实像;反之,则称为虚像。有经验的物理老师,在讲述实像和虚像的区别时,往往会提到这样一种区分方法:“实像都是倒立的,而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”,当然是相对于原像而言。

  中学阶段所学习的成像规律并不多,因此这个经验规律确实成立。平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像,都是正立的;而凹面镜和凸透镜所成的实像,以及小孔成像中所成的实像,无一例外都是倒立的。当然,凹面镜和凸透镜也可以成虚像,而它们所成的两种虚像,同样是正立的状态。

  那么人类的眼睛所成的像,是实像还是虚像呢?我们知道,人眼的结构相当于一个凹透镜,那么外界物体在视网膜上所成的像,一定是实像。根据上面的经验规律,视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体,明明是正立的啊?这个与“经验规律”发生冲突的问题,实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。

  有位物理学家做过这样的实验:实验者每天除了睡觉以外,一天到晚都戴上一种特殊的“眼镜”。这种特殊“眼镜”是一种屈光度很高的双凸透镜,实验者戴上后,他所看到的一切物体都处于“倒立”状态。起初几天,这位实验者在生活中处处碰壁,十分艰难,为了适应这种视觉上的变化,他不得不小心翼翼地做每一件事。经过两周的适应之后,实验者通过“眼镜”所看到的物体,已经不再是“倒立”状态,而是“正过来了”,他的生活也完全恢复正常。可是当实验者取下这种特殊“眼镜”之后,情形跟他当初戴上“眼镜”的时候一样糟糕,他所看到的一切物体又“倒过来了”。同样需要经过一段时间的调整,实验者的生活才能重新恢复正常。


  这个有趣的实验表明,人类的视觉系统具有良好的适应能力和调整能力。视觉的形成规律其实相当复杂,“人眼所见”不仅仅只是视网膜上的物像,真正的视觉是由大脑皮层根据生活经验进行调整的结果。可以这样认为,单由眼镜晶状体折射光线成在视网膜上的物像,确实是倒立的状态,但在生活经验的不断“校正”下,可以通过大脑皮层将这种“倒立状态”完全调整过来,形成“正立物体”的视觉效果。至于所谓“生活经验”,则是人类从认识周围事物之间的位置关系中,逐渐形成的。

  有的科学家认为,视觉刚刚开始发育的婴儿,所看到的世界就是“倒立”的。但随着视觉的发育,婴儿的“生活经验”逐渐积累,于是眼中的物像就逐渐“正过来了”。


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