◎文/首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院、北京市眼科研究所副研究員 劉宏偉

眼睛和耳朵都是我們的五官，我們可以用眼睛看美麗的景色，用耳朵聽美妙的聲音。其實，我們看到和聽到的是一種叫做“波”的物質(zhì)，眼睛能看到電磁波，耳朵能聽到機械波。

電磁波與機械波有什么不同

電磁波和機械波有相似之處，又有不同之處。電磁波是在電能與磁能不斷相互轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生，也就是說由電磁振蕩產(chǎn)生；機械波是由物體在其平衡位置附近所作的往復(fù)運動中產(chǎn)生，也就是說由機械振動產(chǎn)生。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播；機械波的傳播需要特定的介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。電磁波是橫波；機械波可以是橫波，也可以是縱波。

電磁波從低頻率到高頻率主要分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。機械波常見的有水波、聲波、地震波和沖擊波。

眼睛是如何看到電磁波的

電磁波中的可見光可被人眼看到。這是因為人眼的視網(wǎng)膜上有感光細(xì)胞，其中視桿細(xì)胞感受弱光，視椎細(xì)胞感受強光和顏色。感光細(xì)胞將光信號轉(zhuǎn)為電信號，通過視神經(jīng)，將信號傳到大腦皮層的視覺中樞，產(chǎn)生了視覺。

大多數(shù)人的視椎細(xì)胞有3種，分別是紅視椎細(xì)胞、藍(lán)視椎細(xì)胞和綠視椎細(xì)胞。每種細(xì)胞能分辨出100種顏色，視覺中樞通過300種顏色的搭配，可以分辨出100萬種不同的色調(diào)。

極少的一部分人有4種視椎細(xì)胞，稱為四色視者。除紅、藍(lán)、綠3種視椎細(xì)胞外，還有橙視椎細(xì)胞。橙視椎細(xì)胞為四色視者又增加了100種顏色，視覺中樞通過400種顏色的搭配，可以分辨出1億種不同的色調(diào)。

動物中也有四色視者，比如某些鳥類。不過，它們的第4種視椎細(xì)胞可感受紫外線，也稱紫外光，這是人眼還無法做到的。

耳朵是如何聽到機械波的

機械波中的聲波可被耳朵聽到，但不是全部聲波。頻率在20赫茲～20千赫的聲波為可聽波，即人耳能分辨的聲波；頻率低于20赫茲的聲波稱為次聲波；頻率在20千赫至1吉赫的聲波稱為超聲波；頻率大于1吉赫的聲波稱為微波超聲。

聲波通過我們的外耳道、鼓膜和聽骨鏈的傳遞，引起耳蝸中淋巴液和基底膜的振動，最終傳到聽覺感受器——毛細(xì)胞。毛細(xì)胞將聲波的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽呻娦盘枺ㄟ^聽神經(jīng)，傳送到大腦皮層聽覺中樞，產(chǎn)生了聽覺。

與人類不同的是，有些動物可以聽到超聲波。狗可聽到50千赫的超聲波，貓可聽到65千赫的超聲波，蝙蝠可以聽到120千赫的超聲波，海豚可以聽到150千赫的超聲波。海豚發(fā)聲的音調(diào)很高，為7千赫至12千赫，因此我們常把高音調(diào)的聲音稱為海豚音。不過，海豚沒有蝙蝠發(fā)出的音調(diào)高。蝙蝠可發(fā)出10千赫至20千赫的高音，還可發(fā)出20千赫至120千赫的超聲波。

利用“波”為人類社會服務(wù)

1.“波”不但可以為我們的眼睛和耳朵服務(wù)，還可為人類社會服務(wù)。2017年8月8日，九寨溝發(fā)生了7級地震。與此同時，周邊一些地區(qū)收到了地震預(yù)警。如在地震發(fā)生前40多秒，汶川縣電視臺中斷正常電視節(jié)目播放畫面，彈出地震預(yù)警信息。

地震發(fā)生時，震中發(fā)出的地震波會向周圍傳播，可對周邊地區(qū)造成破壞。在震中監(jiān)測到地震波，可立刻用無線電波將信息發(fā)出。由于地震波是機械波，傳播速度遠(yuǎn)低于屬于電磁波的無線電波，能為周邊地區(qū)搶出幾十秒的時間，可為將要到來的地震提前準(zhǔn)備。

2.超聲波檢查在臨床上很常用，它也是利用“波”為人類社會服務(wù)的。超聲波檢查可分為A超、B超、M超和D超。

A超是以波形來顯示人體組織特征的，主要用于測量器官的徑線，以判定其大小。在眼科，可用于角膜厚度、前房深度、晶體厚度、玻璃體腔長度和眼軸長度的測定，還可用于白內(nèi)障手術(shù)的人工晶體度數(shù)的計算。

B超是用平面圖形的形式來顯示人體組織的。廣泛用于眼科、婦產(chǎn)科、泌尿科、消化科及心血管科。在眼科，可用于前房混濁檢查，玻璃體混濁的檢查，眼部異物的確定，視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜及睫狀體脫離的診斷。

M超是用于觀察隨時間變化的活動組織的，適用于檢查心臟的情況。心臟有規(guī)律地收縮和舒張，心臟各層組織和超聲探頭間的距離便發(fā)生節(jié)律性的改變。隨著水平方向的掃描，便把心臟各層組織的回聲展開成曲線，因此M超又稱為超聲心動。

D超又稱為多普勒超聲，是專門用來檢測血液流動的一種超聲診斷方法，由于可用不同顏色顯示血流的方向，因此又稱為彩超。在眼科，可以檢查眼部血管，如眼動脈、視網(wǎng)膜動脈與靜脈、睫狀后動脈、眼靜脈等。可對眶內(nèi)頸動脈海綿竇瘺、糖尿病視網(wǎng)膜病變、前部缺血性視神經(jīng)病變、視網(wǎng)膜中央靜脈阻塞和老年黃斑變性等進(jìn)行診斷。

3.OCT檢查在臨床上很常用，特別在眼科已成為常規(guī)檢查。它也是利用“波”為人類社會服務(wù)的，它用的是一種電磁波——紅外線，也稱為紅外光。

OCT稱為光學(xué)相干斷層掃描，它利用光干涉的原理，檢測生物組織不同深度層面對光的反射或散射，得到生物組織的二維或三維結(jié)構(gòu)圖像。在眼科，它分為眼前節(jié)OCT和眼后節(jié)OCT。

眼前節(jié)OCT可檢查角膜、前房、晶狀體和虹膜等組織。可進(jìn)行角膜厚度的測量、角膜病變的觀察，可進(jìn)行房角的檢查、治療青光眼的引流閥的監(jiān)測，可進(jìn)行人工晶體測量和術(shù)后定位，可進(jìn)行虹膜炎癥及腫瘤的檢查。

眼后節(jié)OCT可檢查視網(wǎng)膜、神經(jīng)纖維層、黃斑和視盤?？蓪S斑裂孔、黃斑囊樣水腫、糖尿病視網(wǎng)膜病變、老年黃斑變性和青光眼進(jìn)行診斷。