第二章

第五节 内分泌腺和神经——体液调节

一、内分泌腺的概念

神经系统是有机体的一种重要的整合机制，它不仅保证了有机体的完整性，而且保证了有机体和环境的统一。除神经系统外，内分泌系统也是一种整合性的调节机制。这种机制是通过内分泌腺分泌的化学物质来实现的

什么叫内分泌腺？人身上的腺体有两类。一种是有管腺或外分泌腺。它的分泌物是通过导管流入某种管道或皮肤表面。例如，汗腺将汗液排出体外；胃腺将胃液排至胃腔内等。另一类是无管腺或内分泌腺。它的分泌物由腺体细胞直接渗入血液或淋巴，并影响有机体内其他细胞的功能。由内外分泌腺生成并分泌的生理活性物质叫内分泌物或荷尔蒙（很明显我们平时对于荷尔蒙这个词的使用偏向于狭义了）

内分泌腺对人类行为有很大影响，它可以决定：1、身体的发育 2、一般的新陈代谢 3、心理发展 4、第二性征的发展 5、情绪行为 6、有机体的化学合成

内分泌腺系统和神经系统是从共同的系统演化而来的。它们都是细胞间实现沟通的化学信使。神经递质对其临近的细胞发生作用，这种作用是迅速发生的；而荷尔蒙对远方的细胞发生作用，它的作用是缓慢实现的

二、内分泌腺的分类及机能

到目前为止，科学家已经发现27种内分泌腺。下面介绍与人的心理现象直接有关的几种内分泌腺（图2-24）

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（一）甲状腺

甲状腺位于气管下端两侧，左右各一个。它所分泌的激素为甲状腺素。这种激素能促进机体代谢机能，增进机体发育过程。甲状腺机能亢进，可使人胃口大增，病人狂吃、狂喝，但不增加体重，他们变得过分敏感，过分紧张。相反，甲状腺分泌不足，则使人精神迟钝，记忆减退，容易疲倦。如果儿童患甲状腺素分泌不足症，会使发育停滞，骨骼和神经系统发育不全，表现为呆小症。患者身体矮小，智力落后，记忆和思维的发展不及正常的儿童，症状严重的将成为白痴。

（二）副甲状腺

副甲状腺为甲状腺包囊内四个卵圆形的小体。它所分泌的激素为副甲状腺激素，对保持血液和细胞内钙的浓度有重要作用。副甲状腺分泌不足，会使人反应迟钝，肢体的运动不协调

（三）肾上腺

肾上腺位于肾脏上端，左右各一个。每个肾上腺又分皮质和髓质两部分。肾上腺皮质分泌肾上腺皮质激素，它的作用是维持体内钠离子及水分的正常含量。人体缺少肾上腺皮质激素，会出现精神萎靡、肌肉无力等症状。肾上腺髓质分泌肾上腺素和少量去甲肾上腺素。它的主要作用是兴奋交感神经，促使血压升高、心率加快、胃肠肌肉松弛、瞳孔放大等，因而对有机体应付突然事件有重要的作用。当一个人处于应激状态时，体内的肾上腺素会显著升高

（四）脑垂体

脑垂体位于大脑底部，有一个漏斗形短柄与脑相连。成年人的脑垂体约重0.6克，只有一粒豌豆大小。表2-2

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脑垂体由前叶、中叶、后叶三部分组成。前叶分泌生长激素、促性腺激素、促甲状激素、促肾上腺皮质激素、生乳激素等。中叶分泌黑色素细胞扩张素，作用于皮肤的色素细胞。后叶分泌血管加压素、子宫收缩素、抗利尿素。摘除脑垂体会使幼小动物的生长停顿，甲状腺及肾上腺萎缩，性腺萎缩，性机能衰退，机体极度消瘦，排尿量明显增加等。由于脑垂体分泌的激素较多，并能控制多种不同的内分泌腺，因而具有“主腺体”的称呼

（五）性腺

男性的性腺叫睾丸，女性的性腺叫卵巢，它们分泌不同的性激素。卵巢分泌雌性激素和孕激素，分别控制排卵、怀孕和月经周期。睾丸分泌睾丸激素，它控制精子的产生。性腺还促进第二性征的发育，如乳房的发育、音调的变化等。

三、神经——体液调节

所有内分泌腺的活动都收神经系统的调节和控制。神经系统通过内分泌腺分泌的激素影响各种效应器官的活动，这就叫神经——体液调节。这和神经系统直接支配效应器的活动是不同的。

本章内容提要

1、人脑是世界上最复杂的一种物质，是自然界长期进化过程的产物。单细胞动物，没有专门的神经系统、感受器官和效应器官，而是由一个细胞执行着各种功能。从多细胞动物开始，动物身体的各个部分为适应生活环境的变化而逐渐分化。低等多细胞动物已经有了专门接受某种刺激的特殊细胞，这些细胞逐渐集中，形成了专门的感觉器官和运动器官；同时出现了协调身体各个部分的神经系统。

2、神经系统的进化经历了网状神经系统、链状神经系统、节状神经系统、管状神经系统等几个主要的发展阶段。脑的出现在神经系统的进化史上有特别重要的意义。脑成为调节和支配动物行为的最高司令部。从低等脊椎动物（比如鱼），到高等脊椎动物（比如人类），脑的进化是遵循以下方向不断完善的：脑的相对容积和面积的变化、皮层相对容积和面积的变化和皮层内部结构的变化等。

3.文化是人类的产物，也是脑的产物；人脑又在文化的影响下得到发展，在人脑的进化中，语言起到了重要作用。脑和语言是交互进化的（怪不得伟人爱写诗词呢）

4、神经系统由神经细胞或神经元组成。神经元通过自己的树突和胞体接受冲动，并经过轴突传导冲动。内导神经元将信息从感受器传到大脑和脊髓；外导神经元把信息从脑和脊髓传到效应器——肌肉和腺体。轴突纤维聚集在一起组成神经，神经元胞体聚集在一起，组成核团和神经节

5、在神经元与神经元之间约有10倍于神经元的胶质细胞，总数在1000亿以上。胶质细胞对神经元的信息沟通有重要作用

6、神经冲动的传导方式有两种：电传导和化学传导。神经冲动的电传导是指神经冲动在同一细胞内的传导。这与动作电位的产生有密切的联系。神经冲动在轴突间的传递，是借助于神经递质来完成的。神经递质作用于接受刺激的胞体和树突，改变细胞膜的通透性，使之接近放电的阀限（在兴奋性突触处），或使之远离放电的阀限（在抑制性突触处）

7、神经系统分成中枢神经系统和外周神经系统。中枢神经系统包括脑和脊髓；周围神经系统系统包括从脑和脊髓分布到身体其它部分的神经。外周神经系统再分为躯体神经系统和自主神经系统

8、自主神经系统分为交感神经和副交感神经。自主神经系统的神经纤维调节平滑肌和腺体的活动，因而在情绪反应中起重要作用。交感神经与活动的兴奋有关，而副交感神经与活动的抑制有关。

9、人脑包括延脑、小脑、中脑和大脑等几个部分。延脑负责呼吸和姿势反射；小脑与运动协调有关，也与某些高级认知功能有关；丘脑是感觉信息的中继站；下丘脑在情绪和体内平衡中起重要作用；边缘系统控制某些本能活动，在情绪和记忆中起重要作用。

10、大脑皮层是进化过程中最新的部分和高级心理过程的中枢。大脑皮层的一定区域代表着特定的感觉输入，另一些区域控制特定的活动。皮层的其他部分组成联合区。动物的进化水平越高，联合区在皮层上所占的面积就越大。联合区和各种高级心理机能有密切的关系。

11、一侧化是人脑的重要特点。当连接两半球的联络纤维——胼胝体（pianzhi）被切断后，能观察到两半球功能的显著差异。左半球主要负责语言、阅读、数学运算和逻辑推理等；右半球主要负责空间知觉、情绪和音乐等，在语言理解中也有一定的作用。两半球的分工是相对的，而不是绝对的。

12、研究脑的功能形成了几种不同的学说，即定位说、整体说、机能系统说、模块说和神经网络学说。机能系统说和模块说都强调不同功能区之间的动力学关系，神经网络学说强调高级复杂的认知活动是由不同脑区协同活动构成的神经网络来实现的，他们都是现代有代表性的脑学说。

13、内分泌腺分泌激素到血液。在情绪、动机和人格中起调节作用。脑垂体称为“主腺体”是一种最重要的内分泌腺

第二编 人的信息加工

第三章 感觉

第一节 感觉的一般概念

一、什么是感觉

人对客观世界的认识常常是从认识事物的一些简单属性开始的。设想一下，面前有一个苹果，我们是怎样认识它的呢？我们用眼睛去看，知道它有红红的颜色，圆圆的形状；用嘴一咬，知道它是甜的；拿在手上掂量，知道它有一定的重量。这里的红、圆、甜、重就是苹果的一些个别属性。红是由苹果表面反射的一定波长的光波引起的；甜是苹果内部的某些化学物质作用于舌头引起的；重是由苹果压迫皮肤表面引起的；圆是由苹果的外围轮廓线条作用于眼睛引起的。我们的头脑接受和加工了这些属性，进而认识了这些属性，这就是感觉。因此感觉也可以说是人脑对事物的个别属性的认识

.感觉虽然简单，但却能使个体获得正常生存的必要信息，在人的生活和工作中有重要的作用。

首先，感觉提供了内外环境的信息。通过感觉，人能够认识我外界物体的颜色、明度、气味、软硬等，从而能够了解事物的各种属性。工人操纵机器生产工业产品，农民种植庄稼提供粮食和蔬菜，科学家们观察日月星辰，发现宇宙的奥秘，都离不开感觉提供的信息。通过感觉我们还能认识自己机体的各种状态，如饥饿、寒冷等，因而有可能实现自我调节。

其次，感觉保证了机体与环境的信息平衡。人要正常的生活，必须和环境保持平衡，其中包括信息的平衡。具体来说，人们从周围环境获得必要的信息，是保证机体正常生活所必须的。信息超载或不足，都会破坏信息的平衡，给机体带来严重的不良影响。例如，有人认为大城市中由于信息超载，会使人产生“冷漠”的态度；而研究也发现由“感觉剥夺”造成的信息不足，将使人产生无法忍受的不安和痛苦。课件，没有由感觉提供的外界信息，人就不能正常的生存。

再次，感觉是一切较高级、较复杂的认识活动的基础。也是人的全部心理现象的基础。人的知觉、记忆、思维等复杂的认识活动，必须借助于感觉提供的原始资料。人的情绪体验，也必须依靠人对环境和身体内部状态的感觉。总之，没有感觉，一切较复杂、较高级的心理现象就无从产生

感觉是神经系统对外界刺激的反应，它和一切心理现象一样，具有反射的性质。感觉包含了感受器和效应器的活动。感受器与效应器的活动是紧密联系在一起的。感受器能接受体内外各种刺激，并将其转变为神经冲动，传达到中枢神经。效应器不仅执行神经中枢发出的指令，产生某种应答性活动，而且参与获得信息的过程。它加强信息的输入，使感觉过程更合理、更有效。以视觉为例，为了获得清晰而稳定的视觉映像，不仅需要由视觉感受器提供正确的信息，而且需要神经中枢在对输入的信息进行分析后，对感受器作出反射性的调整。当物体的距离、观察角度、照明条件发生变化时，神经中枢对感受器的自动化调节对保证正确地感觉外界事物有着重要的意义。

根据刺激物的性质以及它所作用的感官的性质，可以将感觉分为外部感觉和内部感觉。外部感觉接受外部世界的刺激，如视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉（这个是等同于触觉的概念吗？）等。其中视觉、听觉、嗅觉接收远距离的刺激，因而又叫距离感觉。内部感觉接受机体内部的刺激（机体自身的运动与状态），因而又叫机体觉，如运动觉、平衡觉、内脏感觉等

二、近刺激和远刺激

感觉是由体内、外的刺激作用于我们的感觉器官产生的。20世纪初，美籍德国著名心理学家考夫卡把刺激分成近刺激和远刺激两种。远刺激是指来自物体本身的刺激，如一定波长的光线、一定频率的空气震动等。而近刺激是指直接作用于感觉器官的刺激，如物体在视网膜上的投影等。远刺激是属于物体自身的，因而不会有很大变化；而近刺激是感觉器官直接接收到的刺激，它每时每刻都在变化。例如，苹果表面的反射系数是不变的，但是我们既可以在白光下看到它，也可以在蓝光下看到它，这时我们得到的近刺激就发生了变化。透彻地了解近刺激和远刺激的关系对我们研究感觉有重要的意义。

三、感觉的编码

感觉器官是怎样接受外界的刺激而产生感觉的呢？当我们感觉世界时，感觉系统能够对信息进行一定的选择和分析，然后对信息进行编码。编码是指将一种能量转化为另一种能量，或者将一种符号系统转化为另一种符号系统。我们的神经系统不能直接加工外界输入的物理能量或化学能量，如光波和声音等。这些能量必须经过感官的换能作用，才能转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动。这个过程就是感觉编码。携带信息的神经冲动从感受器出发，沿着丘脑的感觉通路到达大脑的特定感觉加工区域。大脑对这些神经信号进行加工，从而获得来自刺激的一些基本信息，如刺激的强度、大小等。

探究活动

光幻视

请闭上眼睛，然后用你的手指稍稍用力按压你的内眼角，现在你看到了什么？在视野的另一端你“看见”了一个光点。这个“光点”不是由光刺激引起的，而是由手指按压刺激了视神经引起的，这种光感叫做光幻视。研究者现在试图利用光幻视现象为失明的人创造视觉。

19世纪德国著名生理学家缪勒最早研究了感觉编码问题，并提出了神经特殊能量学说。他认为，各种感觉神经具有自己特殊的能量，在性质上是互相区别的。每种感觉神经只能产生一种感觉，而不能产生另外的感觉，如视神经受到刺激产生视觉、听神经受到刺激产生听觉等。感官的性质不同，感觉神经具有的能量不同，由此引起的感觉也是不同的

缪勒根据上述主张，进一步得出了认识论上的某些结论。在他看来，感觉不决定于刺激的性质，而取决于感觉神经的性质。我们直接感觉的东西，不是外界的物体，而是我们自己的神经，即神经的某种特殊状态。用他自己的话来说：“我们始终不能直接知觉外物自身的性质”“我们所知道的只是我们的感觉”。缪勒的神经特殊能量学说否定了感觉是对客观世界的认识，在认识论上是错误的

现代神经生理学的知识告诉我们，大脑直接加工的材料是外界物体引起的神经冲动。在这点上，缪勒的学说有其合理的因素。但是，人脑对神经信号的加工是一种译码过程，它能揭示这种神经信号所代表的现实刺激物的特性，帮助人们获得关于外部世界的知识。缪勒只承认人脑对神经自身状态的直接感受，否认人的感觉依赖于外物的性质，这是不对的

感觉编码不仅发生在感官中，也发生在神经系统的不同层面上。近年来关于感觉编码的研究形成了两种有代表性的理论。一种叫特异化理论。该理论主张，不同性质的感觉是由不同的神经元来传递信息的。有些神经元传导红色信息，有的神经元传递甜味信息，当这些神经元分别被激活时，神经系统把它们的激活分别解释为“红”和“甜”。另一种理论叫模式理论或模块理论。这种理论认为，编码是由整组神经元的激活模式引起的。红光不仅引起某种神经元的激活，而且引起相应的一组神经元的激活，只不过某种神经元的激活程度较大，而其他神经元的激活程度较小。整组神经元的激活模式才产生了红色的感觉。近年来的研究发现，在不同的感觉系统中，神经系统同时采用了特异性编码和模式编码。

四、刺激强度与感觉大小的关系——感受性与感觉阀限

感觉是由刺激物直接作用于某种感官引起的。但是，人的感官只对一定范围内的刺激作出反应。这个刺激范围及相应的感觉能力，我们称之为感觉阀限

（一）绝对感受性和绝对感觉阀限

刺激物只有达到一定强度才能引起人的感觉，例如，我们平时看不见空气中的灰尘，当灰尘落在我们皮肤表面的时候，我们也不能觉察到它的存在。

但是，当细小的灰尘聚集成较大的尘埃颗粒时，我们不但能看见它，而且能感觉到它对皮肤的压力。这种刚刚能引起感觉的最小刺激量，叫绝对感觉阀限；而人感官察觉这种微弱刺激的能力，叫绝对感受性。

绝对感受性可以用绝对感受阀限来衡量。绝对感受阀限越大，既能够引起感觉所需要的刺激量越大，感受性就越小。相反，绝对感觉阀限越小，既能够引起感觉所需的刺激量越小，则感受性越大。因此，绝对感受性与绝对感受阀限在数值上成反比。用公式表示为

                    E=1/R

    在这个公式中，E代表绝对感受性，R代表绝对感觉阈限。

在历史上，人们曾经把绝对感觉阈限理解为一个固定的刺激量。超过这个数量，就能引起人的感觉；低于这个数量，人就不能觉察到刺激的存在，也不会对它有任何反应。以后人们发现，这个阀限值并不是绝对不变的。在不同的条件下，统一感觉得绝对阀限可能不同。人的活动的性质，刺激的强度和持续时间，个体的注意、态度和年龄等，都会影响阀限的大小。因此，有人认为，把绝对阀限看成某个固定的量是不妥当的。

（二）差别感受性和差别阀限

两个同类的刺激物，它们的强度只有达到一定的差异，才能引起差别感觉，即人能够觉察出它们的差别，或把它们区别开来。例如，几百人参加的大合唱，如果增减一个人，人听不出声音的差别，如果增加或减少10个人，差别就比较明显了。同样，两根很长的竹竿相差10CM，我们难以觉察它们的差别；而两支铅笔相差10CM，差别就非常清楚了。这种刚刚能引起差别感觉的刺激物间的最小差异量，叫差别阀限或最小可觉差。对这一最小差异量的感觉能力，叫差别感受性。

差别感受性和差别阀限在数值上也成反比。

德国生物学家韦伯曾系统研究了处决的差别阀限。他让被试用手先后提起两个重量不大的物体，并判断哪个重一些。用这种方法确定了刚刚能够引起差别感觉的最小刺激量。结果发现，对刺激物的差别感受，不依赖于一个刺激物增加的绝对重量，而取决于刺激物的增量与原刺激量的比值。比如说，如果手上原有的重量是100克，那么至少必须增加2克，人们才能感觉到两个重量（100g与102g）的差别；如果原有的重量是200克，那么增加的重量必须达到4克；如果原重量为300克，那么增加重量应为6克。可见，引起差别感觉的刺激的增量与原刺激量之间存在着某种关系。这种关系可以用以下公式来表示：

                        K=

其中，I为标准刺激的强度或原刺激量，I为引起差别感觉的刺激增量，即JND。K为一个常数。这个公式叫韦伯定律。对不同的感觉来说，K的数值不同，及韦伯分数不同（表3-1）

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根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐程度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。

韦伯定律虽然揭示了感觉的某些规律，但它只适用于刺激的中等强度。换句话说，只有使用中等强度的刺激，韦伯分数才会是一个常数。刺激过弱或过强，比值都会发生改变。波林用实验证明，当原重量在100克到400克的范围内时，韦伯分数低于或等于0.02；当原重量低于100克或高于500克时，韦伯分数都会显著上升。（这意味着人们对它的敏感程度降低）

（三）刺激强度与感觉大小的关系

感觉是由一定刺激引起的。因此，感觉的大小与刺激强度间有着直接的关系。例如，强光使你看上去亮些，弱光使你看上去暗些。但是，刺激物的物理强度的变化，并不一定能够引起感觉产生等量的变化。

1.对数定律

1860年，德国心理物理学家费希纳在韦伯研究的基础上，进一步探讨了刺激强度与感觉强度的关系。

他认为最小可觉差（JND）在主观上都相等。因此，任何感觉的大小都可以由在阀限上增加的最小可觉差来决定。根据这个假定，费希纳在感觉大小和刺激强度之间，推导出一种数学关系式：

        P=KlgI

这就是费希纳的对数定律。其中，I指刺激量，P指感觉量。按照这个公式，感觉的大小（或感觉量）是刺激强度（或刺激量）的对数函数。如果我们已知某个光线的物理强度I=10，而常数K=1，那么有它引起的强度感觉P为1.如果我们使刺激强度加倍，即I=20，那么由此引起的感觉强度P为1.3。可见，当刺激强度按几何级数增加时，感觉强度只按算术级数上升。图3-2a说明了刺激的物理量与有它引起的感觉量的关系。当物理量迅速上升时，感觉量是逐步变化的。如果刺激量取对数值，那么它和感觉量的关系可以表示为一条直线，如图3-2b

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费希纳定律提供了度量感觉大小的一个量表，对许多实践部门有重要意义。但它假定所有最小可觉差在主观上相等，已经为事实所否定。费希纳定律以韦伯定律为基础，由于韦伯定律只适用于中等强度的刺激，因此，费希纳定律也只适用于中等强度的刺激

2.幂定律

20世纪50年代，美国心理学家斯蒂文斯用数量估计法研究了刺激强度与感觉大小的关系。例如，给被试呈现一个中等的光刺激，并给它的明度制定一个数值，如10（标准光）。然后，随即呈现不同强度的光刺激，要求被试根据自己的主观感觉，给每种光刺激的明度确定一个数值，以表示它们的强弱。如果某种光看去比标准光亮两倍，那么它的估计值应该为20。如果某种光看去只有标准光的一半亮，那么它的估计值理应为5。这样就得到了每种刺激强度与感觉大小（估计大小）的关系（见表3-2及图3-3）

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研究发现，心理量并不随着物理量的对数的上升而上升。例如，明度的增加远远低于光刺激的增加；判断线段的长度是随着线段的实际长度的增加而增加；而电击的物理量略增加，感觉量就会显著增加

根据这些试验，斯蒂文斯认为，心理量并不随着物理量的对数的上升而上升，而是与物理量的幂成正比例。这种关系可用数学式表示为：

                  P=K

式中的P是指知觉到的大小或感觉到的大小，I是指刺激的物理量，K和n是被品定的某类经验的常定特征。这就是斯蒂文斯的幂定律

总之，对能量分布较大的感觉通道来说，幂函数的指数低，因而感觉量随物理量的增长而缓慢上升；而对能量分布较小的感觉来说，幂函数的指数较高，因而物理量变化的效果更明显。（见表3-3）

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斯蒂文斯的幂定律同样具有理论和实践的意义。在理论上，他说明对刺激大小的主观尺度可以根据刺激的物理强度的乘方来标定。在实践上，它可以为某些工程计算提供依据。但是，用数量估计法所得到的幂定律，依赖于被试正确使用数字来恰当标记其心理感觉量，因此可能受到背景效应和被试反应偏向的影响。

3.信号检测论

人对信号的检测是否只依赖于个体的感受性？答案是否定的。设想一下，两个人的听觉感受性完全相同，但是一个人期待着某种声音信号的出现，而另一个人则没有这种期待。结果会怎样呢？有期待的人可能会做出较多的“是”判断，因而出现较多的“虚报”（没有信号时报告有信号）；而没有期待的人可能会做出较多的“否”判断，因而出现较多的“漏报”（有信号时报告没有）。可见，人对信号的检测不仅依赖于他的感受性，而且依赖于他所设定的反应标准。信号检测论是一种数学方法，用来评价个体的感受性和他的反应标准对信号检测做出的不同贡献

根据信号有无和观察者的反应，信号检测论将被试的反应分为四种：1、击中（被试正确报告了信号的出现）2、漏报（有信号，但被试没有报告）3、虚报（没有信号，被试却报告有信号）4、正确拒绝（没有信号，被试报告没有）

运用适当地奖惩，可以明显使漏报或虚报率产生大幅波动

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第二节 视觉

视觉是人类最重要的一种感觉，在人类获得的外界信息中，80％来自视觉。视觉主要是由光刺激作用于人眼产生的。因此想要了解视觉的特点，就要了解光的特点和视觉器官的特点

一、视觉刺激

要看见东西，就需要光。光是具有一定频率和波长的电磁辐射。它的频率为5X10的14次方——5X10的15次方HZ，换算成波长为380--780nm。在幅员广阔的电磁辐射中，可见光只是其中一个狭窄的区域（图3-5）

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在真空中，光速为3X10的5次方公里/秒。当光线通过液体、气体或其它透明物质时，光速将下降。由于介质的致密程度不同，光线在由一种介质进入另一种介质时，将发生折射。这对了解视觉成像及整个视觉现象都是十分重要的。宇宙中能够产生光线的物体叫光源，如太阳和各种人造光源（灯泡、蜡烛等），其中最重要的光源是太阳。人眼的许多视觉特性主要是长期适应太阳光的特性产生的。太阳光是一种由不同波长的光线混合而成的混合光。太阳光通过三菱镜的折射，可产生由红到紫的各色光谱，这种现象叫色散。经过色散后不能再继续分解的光，叫单色光，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。它们具有单一的波长。如果把这些光汇合起来，又可以得到白光。

在我们周围的环境中，除光源以外，大部分物体不能自行发光，它们只能反射来自太阳或人造光源的光线。例如，月亮就是一个不能发光的物体，我们看到的月亮，是月球表面反射的太阳光（月食）。在正常情况下，由于人眼不可能直接朝向太阳，因此我们接受的光线主要是物体表面反射的光线。

总之，当我们讲到视觉刺激物——光的特性时，即包含光源的特性，也包括具有反射作用的物体表面的特性。正是这些特性，决定了人的视觉特性

二、视觉的生理机制

视觉的生理机制包括折光机制、感觉机制、传导机制和中枢机制

（一）眼球

人眼是我们的视觉器官，形态近似于一颗球。前端稍有突出，前后直径约为25mm，横向直径为20mm。它由眼球壁和眼球内容物构成。人演的基本结构和功能见图3-6

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人的眼球壁分三层。外层为巩膜和角膜。角膜有屈光作用，光线通过角膜进入眼内，角膜有保护眼睛和聚焦光线的作用。中层为虹膜、睫状肌和脉络膜。虹膜在角膜后面、晶状体前面，中间有一个孔叫瞳孔。我们的眼睛就像一步照相机（不如说照相机是按照眼睛的结构设计出来的），瞳孔就像照相机里的光圈，可以随光线的强弱而变大或缩小。虹膜随着落在网膜上光线的多少而舒张或收缩，调节瞳孔的大小，从而对光线摄入量进行调节。眼球壁的内层包括视网膜和视神经内段。视网膜为一透明薄膜，是眼球的感光部分，其中有感光细胞：视锥细胞和视杆细胞

眼球内容物包括晶状体、房水和玻璃体，它们都是屈光介质。这些结构加上眼球前端的角膜，组成眼睛的屈光系统。晶状体起调节作用。在近视觉时它的曲率半径下降，放大率提高，并进一步增加由角膜造成的折射。当眼睛注视外物时，由物体反射的光通过角膜、房水、晶状体和玻璃体，使物像聚焦在视网膜中央凹部位，这就是眼睛的光路系统

在眼球外面还有三对眼外肌，它们分别受眼动神经、滑车神经、外展神经的支配，使眼球能向不同的方向运动。

（二）视网膜的构造和换能作用

视网膜是眼球的光敏感层。第一层（靠近眼底）是视锥细胞和视杆细胞，第二层有双极细胞和其他细胞，第三层有神经节细胞，它们的轴突组成视神经（图3-7）

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人的视网膜上有1.2亿个视杆细胞和600万个视锥细胞。两种细胞在形态上有明显的区别。视杆细胞细长，呈棒状，长度为0.04~~0.06mm，直径为0.002mm。视锥细胞短粗，呈锥形，长度为0.028~~0.058mm，直径为0.0025~~0.0075mm

视杆细胞与视锥细胞在网膜上的分布也不同。在网膜的中央凹，只有视锥细胞，没有视杆细胞，这是视觉最敏锐的区域。离开中央凹，视杆细胞急剧增加，在16°~~20°视角处最多。在视网膜边缘，只有少量的视锥细胞（图3-8）

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在中央凹附近，有一个对光不敏感的区域叫盲点，来自视网膜的视神经节细胞的神经纤维在这里聚合成视神经。

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视杆细胞和视锥细胞的功能不同。视杆细胞是夜视器官，它们在湖南的照明条件下起作用，主要感受物体的明、暗；视锥细胞是昼视器官，在中等和强的照明条件下起作用，主要感受物体的细节和颜色

当光线作用于视觉感受器时，视杆细胞与视锥细胞中的某些化学物质的分子结构发生变化，它所释放的能量，能激发感受细胞发放神经冲动，这就是视觉感受器的换能作用。视觉器官借助于换能作用将光能转换成视神经的神经冲动，即神经电信号。对视觉器官来说，具有换能作用的物质叫视觉色素

视觉色素包含在视觉感受器外端成百个环体中。人眼视杆细胞的视觉色素叫视紫红质，它由视黄醛和视蛋白构成。视蛋白是一种结构复杂的蛋白质；视黄醛是一种光敏集团（又叫生色团），它的结构近似于维生素A。在光的作用下，视黄醛的形状在变化，化学结构也在变化，这个过程叫视紫红质的光化学反应。在视紫红质分解过程的后一阶段，出现放能反应。所释放的能量就能激发神经的冲动。20世纪60年代以来的研究发现，在人眼的视锥细胞中存在着三种不同的视觉色素，它们分别对不同波长的光敏感，这对揭示颜色视觉的机制有重要意义。

（三）视觉的传导机制

（四）视觉的中枢机制

（五）视觉的反馈性调节

以上过于复杂，因而略过，如若是考点，重点复习

三、视觉的基本现象

光线的基本特性有：强度、空间分布、波长和持续时间。我们的视觉系统在反应光德这些特性时，产生了一系列视觉现象

（一）明度

明度是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。一般来说，光线越强，看上去越亮；光线越弱，看上去越暗。由于我们看到的大多数光线，都是经由物体表面反射后进入眼睛的，而不是直接从光源来的，因此，明度不仅决定于物体照明的强度，而且取决于物体表面的反射系数。光源的照度越高，物体表面的反射系数越大（最大为1），看上去就越明亮。但是，光强与明度并不完全对应，如一个手电筒的亮光，白天显暗，夜晚显亮。可见，光源的强度相同，而引起人们的明暗感觉则是不一样的

在可见光谱范围内，人眼对不同波长的光线的感受性是不同的。这种情况可以用光谱敏感函数（或光谱光效率函数）来说明（图3-14）。图中右面的曲线代表视锥细胞对不同波长的感受性，左边的曲线代表视杆细胞对不同波长的感受性

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从图上我们看到，视锥细胞能吸收可见光谱所有波长的光，但它对光谱的中央部分（约555nm）最敏感，而对低于500nm和高于625nm的波长的感受性要差得多。从明度来说，480nm的光看上去只有555nm的光的20％

视杆细胞也具有覆盖整个可见光谱的光谱敏感函数，但与视锥细胞相比，它们对较短的波长具有最大感受性。视杆细胞的整个曲线向光谱较短的一端移动约50nm。它们对短波一端较敏感，而对波长超过620nm的红光，几乎是不敏感的

因此，当人们从视锥视觉（昼视觉）向视杆视觉（夜视觉）转变时，人眼对光谱的最大感受性将向短波方向移动，因而出现明度的变化。在视锥视觉条件下，如果我们在视锥的光谱敏感曲线上，选择两个具有40％的相对光谱感受性的光线（如500nm的绿光和620nm的红--橙光），它们的明度看上去应该相同。如果这时将光强降低，改用视杆细胞来完成明度的辨别，那么绿光就会比红--橙光显得明亮得多。日常生活中，我们也能见到这种现象。例如，在阳光照射下，红花与蓝花可能显得同样亮，而当夜幕降临时，蓝花似乎比红花更亮些。这种现象叫普肯耶现象。它说明在不同的光照条件下（白天或夜晚），人们的视觉机制是不同的。

（二）颜色

1.什么是颜色

颜色是光波作用于人眼所引起的另一种视觉经验。它在人类生活中有重要意义。在运输事业中，用各色颜色信号来指挥车船的行驶；在染织工业中，要进行颜色色度的选择；在医疗事业中，为了诊断正确，要查明肿瘤、皮肤、眼底等颜色。

颜色具有三个基本特性，即色调、明度和饱和度。色调主要决定于光波的波长。对光源来说，占优势的波长不同，色调也就不同。例如，如果700nm的波长占据优势，那么光源看去就会是红色的，如果510nm的波长占优势，光源看上去就会是绿色的。对物体表面来说，色调取决于物体表面对不同波长的光线的选择性反射（图3-15）。如果反射光中长波占优势，那么物体呈红色或橘黄色；如果短波占优势，物体呈蓝色或绿色（如果它什么都不反射就实现了隐身吗？但这样会阻碍其它物体的反射，依然不能达到视觉隐身吧。）

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明度是指颜色的明暗程度。色调相同的颜色，明暗可能不同。例如，绛紫色与粉红色都含有红色，但前者显暗，而后者显亮。颜色的明度决定于照明的强度和物体表面的反射系数。光源的照度越大，物体表面的反射率越高，物体看上去就越亮。比如，世界上最白的东西是氧化镁，它的反射率达到90％以上，因而在同等照明条件下，氧化镁比其它各种物体的明度要大些。（就是看起来亮些）

饱和度是指某种颜色的纯、杂程度或鲜明程度。纯的颜色都是高饱和度的，如鲜红、鲜绿等。混杂上白色、灰色或其他色调的颜色，是不饱和的颜色，如绛紫、粉红、黄褐色等。完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色。

颜色的三个特性及其相互关系，可以用三度空间的颜色立体来说明（图3-16）。在颜色立体中，垂直轴代表明度的变化，上端是白色，下端是黑色，中间是各种状态的灰色。立体的圆周代表光谱上各种不同的色调，依红、橙、黄、绿、青、蓝、紫排列。从圆周到中心表示饱和度的变化，中心是灰色。圆周上各种色调的饱和度最高，离开圆周，距中心越近，颜色越不饱和。颜色的饱和度还可由圆周向上下黑白方向变化，离黑白两端愈近，饱和度越低。

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