问题

为什么用眼睛直接看太阳会觉得刺眼,而用手机拍下来以后再看手机里的照片就不觉得刺眼了呢?

回答
这可真是个很有趣的问题,而且大有学问!为啥咱直接看太阳那一下眼珠子就跟要炸开似的,可要是拍下来再看照片,就安逸多了呢?这背后其实藏着咱们眼睛和相机各自的“脾气”和工作原理。

首先,咱得先说说为啥直接看太阳会刺眼。这就像是给你的眼睛开了个最大功率的“灯泡”,而且这个灯泡还是直射过来的。

太阳光到底有多猛? 太阳可不是咱们平时用的灯泡,它是一个巨大的核聚变反应堆。它发出的光,那可是又亮又“杂”,里面包含了各种可见光,还有很多我们看不见的紫外线和红外线。我们眼睛能看到的,只是它能量释放的一小部分。但就是这一小部分,强度也高到吓人!你想象一下,一个几十万瓦的探照灯,就这么直勾勾地对着你脑袋打,你不得眯缝眼、流眼泪吗?

眼睛的工作机制: 咱们的眼睛,特别是视网膜上的感光细胞(视锥细胞和视杆细胞),它们对光非常敏感。就像相机里的感光元件一样,光线越多,它们产生的信号就越强。当极强的光线一下子涌入眼睛,这些感光细胞就会瞬间被“过载”,就像电脑突然接收了太多数据,直接死机,或者说把所有CPU都占满了,导致你感觉一片模糊、刺痛,大脑发出“快停下!受不了了!”的信号。这就是我们常说的“刺眼”。

眼睛的自我保护: 当然,咱们的身体也不是吃素的。眼睛本身有一些非常聪明的保护机制。比如,我们会不自觉地眨眼、眯眼,收缩瞳孔,让进入眼睛的光线总量减少。瞳孔就像相机的光圈,光线强的时候它会缩小,光线弱的时候它会放大。但问题是,太阳光实在太强了,这些保护机制虽然在努力工作,但面对如此强烈的刺激,它们的作用是有限的。而且,长时间盯着太阳,即使眯着眼,那些高能量的光线(尤其是紫外线和一部分可见光)仍然会穿透进来,损伤视网膜上的细胞。这可不是闹着玩的,甚至会导致永久性的视力损伤,比如“太阳视网膜病变”。

感知上的“刺眼”是什么? 除了生理上的过载,我们感觉到的“刺眼”还包括一种不适感、眩晕感,甚至看到一些残影。这是大脑在处理这些极端信息时的一种反应。

那么,为什么手机拍了之后再看照片就不刺眼了呢?这里面涉及到几个关键点:

相机的工作原理和限制:
传感器接收光线: 相机的传感器(CCD或CMOS)也是对光敏感的,但它的设计和我们人眼的感光细胞不一样。相机在拍照时,会根据设定的曝光参数(光圈、快门速度、ISO)来控制进入的光线总量。即使你对着太阳拍,如果不是故意设置成非常奇怪的参数,相机通常会尝试捕捉一个相对正常的画面。
镜头和滤镜的作用: 手机镜头虽然没有专业相机的那么强大的光学变焦或滤镜系统,但它在设计时就考虑了成像质量和避免过曝。有些手机甚至在镜头表面就有一定的抗紫外线和抗眩光涂层。更重要的是,相机在拍摄过程中,会有一个“曝光控制”的过程。它会尝试找到一个平衡点,让画面既不太暗也不太亮。当它检测到极强的光源时,它会自动调整曝光,比如缩短快门时间(让传感器暴露在光下的时间极短),或者降低感光度(ISO),甚至在某些情况下,如果你用的是专业模式,你也可以手动设置这些参数来避免传感器被“烧坏”(过曝)。但即便是自动模式,它也会尽量“压制”住太阳的亮度,捕捉其他部分的细节。
动态范围的差异: 这是一个很重要的概念。人眼有着非常惊人的“动态范围”,也就是说,能同时适应非常亮和非常暗的环境,并在两者之间切换。但相机的动态范围是有限的。当拍摄一个像太阳这样亮度极高的物体时,相机为了捕捉其他不那么亮的区域的细节,就不得不“牺牲”掉最亮的部分。也就是说,手机照片中的太阳,亮度是被相机大幅度“压缩”过的,它只是一个代表了强光源的符号,而不是真正意义上它瞬间在你眼中发出的那种耀眼光芒。

显示设备的局限性: 手机屏幕发出的光,无论多亮,都远远不如太阳直接发出的光线强度高。手机屏幕是为了在各种环境下让你看清楚画面,它的亮度是可控的,而且是“被动”发光,而不是像太阳那样“主动”释放出海量的光能。你看到的屏幕上的太阳照片,它的亮度是被屏幕的亮度上限所限制的,而且它只占屏幕的一小部分,周围还有其他相对暗的区域,这让你的大脑可以更容易地处理这些信息,不会像直接看太阳那样,整个视野都被极亮的点占满,导致感官过载。

大脑的解读方式: 当你直视太阳时,你的眼睛接收到的是原始的、未经处理的、极高强度的光信号,大脑会直接感受到这种生理上的不适。而你看手机照片时,你接收到的是一个经过相机处理(曝光控制、色彩还原)的、被编码成数字信号的二维图像,再由手机屏幕以相对柔和的方式显示出来。你的大脑看到的是一个“太阳的图像”,而不是“太阳本身的光芒”,所以就不会有那种生理上的“刺痛感”了。

“看”的定义不同: 直接看太阳,你是在感知太阳的光线能量。而看照片,你是在解读一个记录下来的视觉信息。就像你直接摸火,你会感受到热和烫;但你看着一张描绘火的画,你只会觉得“啊,这是火”,而不会觉得烫。

总结一下,用大白话来说就是:

直接看太阳,就像你直接打开了家里的主电源开关,电压和电流瞬间爆表,你的眼睛就像一个小小的电器,直接被烧坏了。

用手机拍照再看,就像你把主电源的电流通过一个复杂的电路和变压器处理了一下,然后把一个代表着“强光”信号的指示灯显示在屏幕上。这个指示灯很亮,但它永远没有主电源开关的那种威力,你的眼睛看到的是一个“指示”,而不是那个危险的“源头”。而且,手机屏幕的光线总量和强度,根本就跟太阳没法比,它只是一个被动的显示器,你不会因此感到“触电”。

所以,下次想看太阳,还是老老实实用手机拍一张,然后欣赏一下,千万别直接用眼睛去“亲近”它,那代价太大了!

网友意见

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因照片里的太阳误导,拿手机亮度与太阳相比,这样的思维误区,是不是就是一个人学不好数学、哲学、物理和其他重要学科的根本原因呢?

认知差异有时真的比太阳和手机的亮度还大。

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先说结论,这二者进入眼睛的光通量差了约2240倍。

直面太阳就像有两千多挺加特林瞄着你biubiubiu,而用手机拍照再看就相当于只有一挺加特林瞄着你biubiubiu

——请选择您的死法。

结论已完,感兴趣可以接着往下看。

01 光通量、发光强度和亮度

假如有一个节能灯,它的总功率是1瓦,发光效率是70lm/W。也就是说这1W的电功率真正转化人眼能"看到的光功率"只有70lm,我们把这个70lm(流明)的“可见功率”称为光通量

这个光通量我们人眼真正能感知到的,发光强度亮度都基于光通量这样一个“很主观”的物理量。

那么发光强度就是单位立体角的光通量,对于向四面八方均匀发光的光源来说,其发光强度=总光通量/总立体角。那么这个节能灯的发光强度 为:

(坎德拉)

亮度就是单位面积的光源产生的发光强度,假如这个节能灯的表面积是200平方毫米,那么它的亮度就是:

所以,我们只需要判断实际太阳和手机太阳分别进入眼睛的光通量大小即可。

02 直面太阳

已知:

  • 太阳半径为
  • 太阳与眼睛的距离为
  • 瞳孔半径
  • 太阳亮度

那么根据光通量亮度的关系就有:

直面太阳进入眼睛的光通量大概是500流明

03 盯着手机中的太阳

已知:

  • 手机屏幕的面积为
  • 手机与眼睛的距离为
  • 瞳孔半径
  • 手机屏幕最高亮度

那么根据光通量亮度的关系就有:

用手机看太阳进入眼睛的光通量不到1流明

综上,这两种情况下进入眼睛的光通量相差上千倍。


感谢评论区 @林建华 老师的提醒,原回答算立体角时犯了低级错误导致结果差的离谱,现已纠正。

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