Előfordult már, hogy szuperhatalma van? Valami, amire szükség esetén felhívhat, hogy további információkat nyújtson a világról? Rendben, ez nem röntgen látás, de a szemednek vannak olyan képességei, amelyekről esetleg nem is tudsz.

Mindannyian ismerjük a színeket és a fényerőt, de van a fénynek egy harmadik tulajdonsága - a „polarizáció”, amely megmondja, hogy a fényhullámok milyen irányban oszcillálnak. Az állatok, például a méhek és a hangyák, navigációs segédeszközként használják az égen lévő polarizációs mintákat. De még a tudományos közösségben is kevesen vannak tisztában azzal, hogy az emberek szabad szemmel érzékelhetik a fény polarizációját.

In kutatás a közelmúltban publikáltuk a Proceedings of the Royal Society B folyóiratban, egy kísérletet használtunk, amelyet eredetileg a polipok és tintahalok vizuális képességeinek tesztelésére terveztünk, hogy megvizsgáljuk emberi képességünket ennek a polarizált fénynek az érzékelésére.

Már használunk polarizált fényt

Képzelje el, hogy az ugrókötél egy fényhullám, amely az űrben halad. Ha oldalról oldalra mozgatja a kötelet, a hullám vízszintesen polarizált. De ha felfelé és lefelé rázza, függőlegesen polarizált hullámot hoz létre. Általában a fény a polarizációk keveréke, de néha - például az égbolt egyes részein, a számítógép képernyőjén, valamint a víz vagy üveg tükröződése esetén - a hullámok nagy százaléka ugyanabban az irányban oszcillál. Ez a fény erősen polarizált.

Valószínűleg már találkozott a polarizált fény köré épülő technológiával. Például „Polaroid” napszemüveg munkája blokkolja a polarizált fényt, amely visszaverődik a fényes felületekről, például az autófedélről vagy a víz felszínéről. Ez azért lehetséges, mert a vízszintes felületekről a szemünkbe visszaverődő fény vízszintesen polarizált, és a napszemüveg szerkezete olyan, mint a kerítés, így csak függőlegesen polarizált oszcillációkat engednek be, blokkolva a vízszintesen polarizált fényes visszaverődéseket. A polarizált fény a modern 3D mozi és LCD számítógépek képernyőinek, okostelefonoknak és táblagépeknek a középpontjában áll.

Tehát ha a polarizált fény valójában meglehetősen gyakori a szabadban, az otthonában és az irodájában - miért nem vett észre eddig semmi különlegeset?

Haidinger ecsetei

Az emberek a polarizált fényt a „Haidinger ecsetek” segítségével érzékelik, amely finom vizuális hatás, amely sárga csokornyakkendőként jelenik meg a polarizációs szögre derékszögben. Láthat egy kékes csokornyakkendőt is, amely derékszögben van a sárgával. A hatás a szemen belül keletkezik, és nem egy valódi külső tárgy képe, ezért Haidinger ecsetei általában néhány másodperc alatt elhalványulnak, amint az agy feldolgozza őket. Ez az egyik oka annak, hogy kevesen veszik észre őket nap mint nap, és ezért korábban meglehetősen nehéz volt őket tanulmányozni.

A hatás folyamatos frissítésére alkalmas LCD képernyők használatával elvégeztük az első méréseket a Haidinger ecsetek dinamikájáról, megerősítve azt az előrejelzést, hogy egyesek polarizációként fogják fel a csokornyakkendő „flip-flop” irányát. szög el van forgatva.

Eredményeink azt mutatják, hogy a szaruhártyája drámaian befolyásolhatja a polarizált fény érzékelését. Mivel a szaruhártya optikai tulajdonságai személyenként eltérőek, ez megmagyarázhatja azt is, hogy az emberek miért számolnak be gyakran tapasztalataikról a látásról Haidinger ecsetei másképp.

Ha szeretné látni Haidinger ecsetét, nézzen egy számítógép, táblagép vagy telefon LCD képernyőjének üres fehér részét. Döntse meg a fejét oldalról oldalra, és látszanak a hüvelykujjánál valamivel nagyobb, halvány sárga és kék csokornyakkendők. Gyakorlással láthatja őket az ég kék részein, a naptól 90 fokban, különösen napkeltekor és napnyugtakor.

A légtérben lévő fényszórás által okozott tetőablak-polarizációs minták olyanok, hogy a sárga csokornyakkendő hosszú tengelye megközelítőleg a nap felé mutat.

Mi történik az agyban

In korábbi tanulmányok LCD képernyőt használtak a polarizációs érzékenység tesztelésére vízi szervezetekben. Vizsgálatunk tesztelte az emberi polarizációs érzékenység határait, és speciális szűrőket fejlesztett ki a szembe jutó polarizált fény százalékos arányának 0% és 100% között.

Ennek célja volt meghatározni azt a minimális százalékos polarizációt, amelynél Haidinger ecsetei kimutathatók voltak. 24 ember körében az átlagos polarizációs érzékenységi küszöb 56%volt. Néhány ember még mindig látta Haidinger ecsetét, amikor a fény 25% -nál kisebb polarizált volt - nem olyan jó, mint a tintahal, de még mindig jobb, mint bármely más, eddig vizsgált gerinces.

A Haidinger ecseteinek látási képességét a karotinoid pigmentek körkörösen szimmetrikus szerveződése okozza a makulában (ez a terület lefedi és védi a retina központi részét). A kék fény, amely ezekkel a pigmentmolekulákkal párhuzamosan oszcillál, erősen felszívódik. A kék fényben kimerült fehér fény sárgának tűnik, ami megmagyarázza a sárga csokornyakkendő hatását. Úgy gondolják, hogy az ecsetek kék részeit az agy generálja, válaszul a sárga váratlan jelenlétére.

Lehetséges, hogy a polarizációs képességeinket jóra használjuk? A megszerzés kockázata időskori makula degeneráció több mint korábban társult alacsony karotinoid pigment sűrűséggel a makulában.

Mivel az AMD jelenleg a fejlett világ vezető vakságának oka, és ennek korai stádiumú diagnosztikai mutatójának megtalálása a tényleges látásvesztés bekövetkezése előtt kutatási prioritás. Reméljük, hogy a polarizációs érzékenység felhasználható a pigmentek szervezetében bekövetkező változások kivizsgálására és végső soron megfigyelésére, amelyek a degeneratív szemállapot korai szakaszában történnek. További munkára van szükség az ilyen jellegű vizsgálatok orvosi potenciáljának felméréséhez.

Haidinger ecsetei bemutatják a fény fizikáját és az emberi szem anatómiáját is. Ha eltávolítja a polaroid réteget egy régi LCD képernyőről, elkészítheti saját tesztünk egyszerűsített változatát; A fekete -fehér betűk kontrasztos polarizációs szögekké válnak, miután eltávolították a polarizáló fóliát.

Egy legutóbbi tudományos fesztivál Arra próbáltam rávenni az embereket, hogy „polipos szemvizsgálatot” végezzenek a rejtett betűk olvasásával, pusztán a polarizációs érzékenységükkel. Egy vihart kavart, kivéve egy kisfiút, aki rettegett a hozzá tartozó polip fejdísztől. Ideje dolgozni egy kevésbé félelmetes szuperviseleten.

A szerzőről

Juliette McGregor a Leicesteri Egyetem tudományos munkatársa. Kutatási érdeklődése sokrétű, de a biológiai képalkotásra összpontosít, mind a biológiai felhasználásra szolgáló új képalkotási technikák kifejlesztése, mind a természetben (látás!) Található képalkotó megközelítések tekintetében. Ez a munka nagyban függ a fizika és a biológia határfelületétől.

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.