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三、眼睛的光电效应
“光电效应”是阿尔伯特·爱因斯坦一生中最伟大的发明之一，这种效应存在于一切与光有接触的金属物体之中，而对于人类来说，与光有着最直接和起着最重要接触作用的器官莫过于人类的眼睛了。在眼科学中我们知道，视网膜感觉层是由三个神经元组成。光感受器细胞（杆体系胞、锥体细胞）为第一神经元，双极细胞为第二神经元，神经节细胞为第三神经元。眼球的视细胞受适宜光的刺激后，在视细胞内可引起一系列物理、化学变化，并产生一个电位变化。当用小光点照射视网膜，用细胞内记录法记录各层细胞的电位变化，可从感光细胞的外段记录到膜电位升高。从双极细胞记录到膜电位升高或降低，在水平细胞内也可以记录到膜电位升高。在神经节细胞中可以记录到神经冲动的持续性发放和因光照而引起的发放频率的改变。在视网膜上，神经节细胞动作电位的发放方式有三种，一些神经节细胞发出的动作电位在光照时冲动加快，此细胞称光电反应单元；另一种则在撤光时出现冲动频率的加快，称之为撤光反应单元；还有一些单元具有两种反应，既在光照开始时及停照时均出现一次冲动频率的加快，称之为光照――撤光反应单元。在无光照时，有的神经纤维仍维持一定频率的传入性冲动，称为背景性冲动发放。当用较强光源照射视网膜时，则产生一系列的电位变化，这个电位变化图称为视网膜电图（ ERG），它由a、b、c、d 四个波段组成。由图可知，当用较强光源照射视网膜时，视网膜在光电效应的作用下产生光电子流，于是首先在视网膜出现一个较大的负波a － 波。不论是杆状细胞还是锥状细胞受到光照时，均可产生a －波。
这是因为细胞膜有电容的性质，当外加的电源以一个不同于原静息电位数值的电压作用于细胞膜时，由于膜被充电或放电，细胞膜上将会出现一个短暂的电容电流，但这个电流只维持数个微秒。由于动作电位的特点是，它一经在细胞膜的某处产生，就以一定的速度沿着相连续的细胞膜向周围传播。在这个过程中产生的感受器电位，经过双极细胞等的传递，可使神经节细胞产生脉冲信号，并将这个脉冲信号送至大脑，直到整个大脑的细胞膜都依次出现一次动作电位。这使得脑细胞膜内原有的负电位迅速变小，以及发生了膜的快速去极化，并进而使膜内电位变正，达到＋ 40mv的水平；此时便使视网膜上的电位也逐渐升高，特别是 b 段的幅度较大，且于光强的对数成正比。这个过程充分地说明了由于细胞充放电的特性，使大脑具有了储存大量的由眼睛视网膜通过光电效应输送来的生物光电子流的能力。如果我们用物理学的观点解释，那就得到一个完整的眼睛视物的光电效应过程。即把眼睛视网膜上的每一个光感受器细胞（锥体细胞与杆体细胞）看作为一个P—N结，那么视网膜上就分布了大约1.23亿个P—N结，当可见光照射到这些P—N结上时，就产生了光生电子，这些光生电子，汇集在一起就形成了光电子流，这些光电子流携带着大量的外界平面图象的点光电信息并通过总数约一百万条的视神经纤维送入大脑的视皮质，产生了视觉。同时将大量的电荷储存在大脑的细胞群中，此时的大脑就象是一个蓄电池，它储存了大量的带有外界信息的电荷并在视网膜与大脑视皮层之间产生强烈的电活动现象。在临床上的表现还有记录视网膜最外层的静止电位的眼电图；记录大脑皮层电活动的视诱发反应等等。因此，眼睛不仅具有接受可见光信息的能力，而且能够进行能量转换，将可见光的能量与信息转换成电波信息储存在大脑中，然后在大脑的控制下以电磁波的形式释放出去。
