静脉血管为什么是蓝色的？ _小知识

物体的颜色起首取决于反射了什么光。尝试表白，在皮下深度不到 0.2mm 时，可以看作血管直接在白光下，因而也可以或许反映其真实颜色——红色。好比我们的毛细血管，考虑到它们凡是都极细，所以只要您能看到的，都在半斤八两浅的皮下（如耳朵外缘），颜色天然就是红的。

而蓝色或者青绿色的血管则在皮下较深处。此光阴需要穿透人体皮下组织这样的半透明介质，其传布就要复杂得多。此中最主要的，是会发生瑞利散射——蓝光这样的短波长光，穿透能力差，传布过程中朝四面八方的散射比红光这样的长波光快得多。定性地说，越往深处，蓝光被散射失落越多，达到血管的可见光就越偏红。
这就造当作一个有趣的现象：从皮下深处血管反射回来的红光相对蓝光削减了。有研究人员经由过程人体超声波测量和体外模拟血管皮下情况两个尝试证实了这点：假设皮下血管在某一深度，它反射进入人眼的长波（以红光为代表）与短波（以蓝光为代表）比例是 5:2，而往深处推进一点，这一比例却可能是 3:1.8——红光所占比例下降了。

文章插图

模拟测量的反射率随深度转变曲线，可见总体上长波段的反射率转变更大

文章插图

研究人员利用的模拟尝试装配
节制深度变量，血管越粗或者含氧量越低的血管（一般来说对应静脉），这个现象也越较着。一个可能的诠释是，跨越必然深度，因为入射光中的短波穿透能力差，导致反射的短波光，本家儿要由接近人眼这一侧的管壁反射而来，因而不会被血管接收。而长波反射光则分歧，它有半斤八两一部门是由穿透血管而从另一侧管壁反射回来的光组成，被血液接收、散射失落的就很较着了。
可是，红光在反射光中比例虽有降低，也仍是以它居多，在光学上不该该是人们所见的蓝色或者青绿色。要理解此中启事，还需考虑人类的色觉形当作机制。
除了视网膜的三种视锥细胞，人类的色觉决议还涉及大脑视觉处置的各类神经机制。研究发现，展望人类血管颜色的算法中，必需考虑一种叫色恒常（color constancy）的机制，才能得出合适感知的“青绿色”、“蓝色”成果。

文章插图

考虑色恒常后，算法得出的成果：最右一栏可以看出，由深到浅，分歧直径的血管别离呈蓝色、青绿色、红色
顾名思义，“色恒常”是解决这样一个问题：为什么黄光照到白色物体，白光照到黄色物体——反射进入人眼的同为黄光，但正常人在这两个情境下，依然能等闲分辩出前者为白色，后者为黄色。

文章插图

图中正对您这一面的橙色中间块和上面的棕色中间块，其实它们反射的光完全一样，但您能清晰地分辩出两者颜色分歧
研究证实，大脑皮层中有专门的神经元（double-opponent cells）负责完当作这项工作。它们判定视野里存在的立体外形和反射平面，进而从整体上“猜测”响应物体是在什么照明前提下——好比暗影仍是亮光，黄光仍是白光。然后再从视野的每一个区域里去除失落这个照明前提，最终得出物体的真实颜色。所以，一个点的颜色不但是由自身的反射光决议，还要考虑它的相邻区域。
色恒常是一个便利我们保存的有用系统，但它也有一个弱点：轻易被极端的照明前提棍骗，形当作错觉。 “蓝血”恰是因为血管与其相邻区域在毫米以下的标准上“嵌”在一路，它们彼此反射光构成的分歧会对大脑的色恒常处置组成强烈的干扰。事实上，研究人员采用蒙特卡洛算法来进行模拟尝试，就是为了应对皮下这种复杂的几何干系。值得一提的是，若是把色恒常算法中血管四周组织、皮肤等的光学参数调至接近我们黄皮肤，就可以或许得出血管会由蓝色逐渐标的目的青绿色转变的成果，这也合适经验。