Ți-a plăcut vreodată să ai o superputere? Ceva la care poți apela când ai nevoie de el, pentru a-ți oferi informații suplimentare despre lume? OK, nu este o viziune cu raze X, dar ochii tăi au abilități de care s-ar putea să nu fii conștient.

Cu toții suntem familiarizați cu culoarea și luminozitatea, dar există o a treia proprietate a luminii - „polarizarea” care ne spune orientarea în care undele de lumină oscilează. Animalele, precum albinele și furnicile, folosesc modelele de polarizare de pe cer ca ajutor de navigație. Dar puțini oameni, chiar și în comunitatea științifică, sunt conștienți de faptul că oamenii pot percepe polarizarea luminii cu ochiul liber.

In cercetare tocmai am publicat în Proceedings of the Royal Society B, am folosit un experiment care a fost inițial conceput pentru a testa abilitățile vizuale ale caracatițelor și sepiei pentru a investiga capacitatea noastră umană de a percepe această lumină polarizată.

Folosim deja lumina polarizată

Imaginați-vă că o frânghie de salt este o undă de lumină care călătorește prin spațiu. Dacă mutați frânghia dintr-o parte în alta, valul pe care îl faceți este polarizat orizontal. Dar dacă îl agitați în sus și în jos, creați o undă polarizată vertical. În general, lumina este un amestec de polarizări, dar uneori - de exemplu în părți ale cerului, pe ecranul computerului și în reflexiile din apă sau sticlă - un procent mare din unde oscilează în aceeași orientare. Această lumină este descrisă ca fiind puternic polarizată.

Probabil că veți fi întâlnit tehnologia construită în jurul luminii polarizate înainte. De exemplu, ochelarii de soare „Polaroid” lucrează de blocarea luminii polarizate care se reflectă de pe suprafețe strălucitoare, cum ar fi bonete auto sau suprafața apei. Acest lucru este posibil, deoarece lumina reflectată în ochii noștri de pe suprafețele orizontale este polarizată orizontal, iar ochelarii de soare au o structură asemănătoare unui gard de pichet, deci permit doar oscilații polarizate vertical, blocând reflexiile luminoase polarizate orizontal. Lumina polarizată se află în centrul cinematografelor 3D moderne și al ecranelor de computer LCD, telefoanelor inteligente și tabletelor.

Deci, dacă lumina polarizată este de fapt destul de obișnuită în aer liber, acasă și la birou - cum de nu ai observat nimic special înainte?

Pensulele lui Haidinger

Oamenii percep lumina polarizată folosind „pensulele lui Haidinger”, un efect vizual subtil care apare ca un papion galben în unghi drept cu unghiul de polarizare. Este posibil să vedeți și o papion albăstrui în unghi drept cu cel galben. Efectul își are originea în interiorul ochiului însuși și nu este o imagine a unui obiect extern real, așa că periile lui Haidinger se estompează de obicei în câteva secunde pe măsură ce creierul tău le prelucrează. Acesta este unul dintre motivele pentru care puțini oameni le observă de zi cu zi și de ce au fost anterior destul de greu de studiat.

Folosind ecrane LCD capabile să reîmprospăteze în mod constant efectul, am reușit să facem primele măsurători ale dinamicii periilor lui Haidinger, confirmând prezicerea că unii indivizi ar percepe orientarea papionului către „flip-flop” ca polarizare unghiul este rotit.

Rezultatele noastre arată că corneea dvs. poate afecta dramatic modul în care percepeți lumina polarizată. Deoarece proprietățile optice ale corneei variază între indivizi, acest lucru poate explica, de asemenea, de ce oamenii își raportează adesea experiența de a vedea Periile lui Haidinger diferă.

Pentru a vedea pensulele lui Haidinger, uitați-vă la o porțiune albă a ecranului LCD de pe computer, tabletă sau telefon. Înclinați-vă capul dintr-o parte în alta și papioanele galbene și albastre slabe, puțin mai mari decât degetul mare, ar trebui să devină vizibile. Cu practica, le puteți vedea apoi în părțile albastre ale cerului la 90 de grade de soare, în special la răsărit și apus.

Modelele de polarizare a luminatorului, cauzate de împrăștierea luminii în atmosferă, sunt de așa natură încât axa lungă a papionului galben va fi orientată aproximativ spre soare.

Ce se întâmplă în creier

In studii anterioare Ecranele LCD au fost folosite pentru a testa sensibilitatea la polarizare a organismelor acvatice. Studiul nostru a testat limitele sensibilității la polarizarea umană, dezvoltând filtre speciale pentru a varia procentul de lumină polarizată care ajunge la ochi de la 0% la 100%.

Aceasta a fost pentru a stabili procentul minim de polarizare la care periile lui Haidinger puteau fi detectate. La 24 de persoane, pragul mediu de sensibilitate la polarizare a fost de 56%. Unii oameni mai puteau vedea periile lui Haidinger când lumina era mai puțin de 25% polarizată - nu la fel de bună ca sepia, dar mai bună decât orice alte vertebrate testate până în prezent.

Capacitatea de a vedea periile lui Haidinger este cauzată de organizarea circulară simetrică a pigmenților carotenoizi din macula (o zonă care acoperă și protejează partea centrală a retinei). Lumina albastră care oscilează paralel cu aceste molecule de pigment este puternic absorbită. Lumina albă, care se epuizează în albastru, apare galben, ceea ce explică efectul galben papion. Se crede că părțile albastre ale periilor sunt generate de creier ca răspuns la prezența neașteptată a galbenului.

S-ar putea să ne folosim definitiv puterile de polarizare? Riscul de achiziție degenerescenta maculara legata de varsta are anterior asociate cu densitate scăzută a pigmentului carotenoid în macula.

Întrucât AMD este în prezent principala cauză de orbire în lumea dezvoltată și găsirea unui indicator de diagnostic în stadiu incipient înainte de a se produce pierderea efectivă a vederii este o prioritate de cercetare. Sperăm că sensibilitatea la polarizare ar putea fi utilizată pentru a investiga și, în cele din urmă, a monitoriza orice schimbări în organizarea pigmenților care se întâmplă în stadiile incipiente ale acestei afecțiuni degenerative a ochilor. Este nevoie de mai multă muncă pentru a evalua potențialul medical al acestor tipuri de teste.

Pensulele lui Haidinger oferă, de asemenea, o demonstrație a fizicii luminii și a anatomiei ochiului uman. Luând stratul de polaroid de pe un ecran LCD vechi, puteți crea propria dvs. versiune simplificată a testului nostru; literele alb-negru se transformă în unghiuri de polarizare contrastante odată ce filmul de polarizare este îndepărtat.

La o festival științific recent Am încercat să îi fac pe oameni să facă un „test ochi de caracatiță” citind literele ascunse folosind doar sensibilitatea lor la polarizare. A căzut o furtună, cu excepția unui băiețel, care era îngrozit de coafura de caracatiță însoțitoare. E timpul să lucrați la un super-costum mai puțin intimidant.

Despre autor

Juliette McGregor este cercetător asociat la Universitatea din Leicester. Interesele sale de cercetare sunt diverse, dar se concentrează pe imagistica biologică, atât în ​​ceea ce privește dezvoltarea de noi tehnici imagistice pentru utilizare biologică, cât și abordări ale imagisticii găsite în natură (viziune!). Această lucrare se află foarte mult la interfața dintre fizică și biologie.

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.