چشم مرکب: چشمی با تعداد زیادی واحد بینایی

چشم مرکب: خانه‌های کوچک، تصویر بزرگ

چشم مرکب چیست و چگونه کار می‌کند؟

برای درک سادهٔ چشم مرکب، یک اتاق پر از پنجره‌های کوچک و طویل را تصور کنید که همگی رو به یک منظره باز هستند. هر پنجره فقط بخش کوچکی از منظرهٔ کلی را می‌بیند. اگر همهٔ این تصاویر جزئی را کنار هم بچینیم، یک تصویر کلی (البته کمی دانه‌دار یا موزاییکی) به دست می‌آوریم. در چشم مرکب هم دقیقاً همین اتفاق می‌افتد. هر واحد بینایی مستقل، یک اوماتیدیوم نام دارد که مثل یک لولهٔ کوچک با عدسی مخصوص خودش است.

هر اوماتیدیوم از بخش‌های اصلی زیر تشکیل شده است:

مقایسه چشم مرکب و چشم ساده (دوربین‌مانند)

حالا که با چشم مرکب آشنا شدیم، بهتر است آن را با چشمی که ما داریم مقایسه کنیم. چشم انسان و بیشتر مهره‌داران، از نوع چشم ساده یا دوربین‌مانند است. اینجا فقط یک عدسی بزرگ داریم که نور را روی یک پردهٔ حساس به نور به نام شبکیه متمرکز می‌کند و یک تصویر کامل و واضح ایجاد می‌شود.

کاربردهای عملی: از طبیعت تا فناوری

مهندسان و دانشمندان با مطالعهٔ چشم مرکب حیوانات، ایده‌های فوق‌العاده‌ای برای ساخت وسایل جدید گرفته‌اند. این شاخه از علم، زیست‌تقلید⁸ نام دارد.

مثال ۱: دوربین‌های همه‌جانبه‌نما: با الهام از میدان دید گستردهٔ چشم مرکب، دوربین‌هایی ساخته شده‌اند که می‌توانند همزمان تصویر 360 درجه اطراف خود را ثبت کنند. از این دوربین‌ها در گوشی‌های هوشمند برای عکس‌های پانوراما یا در سیستم‌های نظارتی استفاده می‌شود.

مثال ۲: حسگرهای حرکت فوق‌سریع: مگس‌ها به دلیل داشتن چشم مرکب، حرکات را بسیار سریع‌تر از ما پردازش می‌کنند. همین باعث می‌شود وقتی می‌خواهید آن‌ها را با دست بگیرید، به سرعت فرار کنند. این ایده در طراحی حسگرهای حرکتی پیشرفته برای ربات‌ها یا سیستم‌های هشدار به کار رفته است.

مثال ۳: عدسی‌های نازک و مسطح: ساختن عدسی‌های معمولی بزرگ و با کیفیت سخت و گران است. اما در چشم مرکب، هزاران عدسی کوچک و ساده کنار هم قرار می‌گیرند. دانشمندان با استفاده از این الگو، موفق به ساخت متالنز⁹ شده‌اند که عدسی‌هایی فوق‌نازک و مسطح هستند و می‌توانند در دوربین‌های کوچک (مثل دوربین‌های پزشکی) استفاده شوند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ چشم مرکب (Compound Eye)
² اوماتیدیوم (Ommatidium) - واحد سازندهٔ چشم مرکب.
³ بندپایان (Arthropods) - گروه بزرگی از جانوران که شامل حشرات، عنکبوت‌ها، خرچنگ‌ها و... می‌شوند.
⁴ قرنیه (Cornea)
⁵ مخروط بلوری (Crystalline Cone)
⁶ سلول‌های گیرنده نور (Photoreceptor Cells)
⁷ میدان دید (Field of View) - گستره‌ای از فضا که توسط چشم دیده می‌شود.
⁸ زیست‌تقلید (Biomimicry) - تقلید از مدل‌ها و سیستم‌های طبیعت برای حل مسائل انسان.
⁹ متالنز (Metalens) - عدسی‌های مسطح و نازکی که با آرایه‌ای از نانوساختارها، نور را کنترل می‌کنند.