Hiç bir süper güç sahibi olmayı hayal ettin mi? İhtiyacınız olduğunda, dünya hakkında daha fazla bilgi vermek için arayabileceğiniz bir şey? Tamam, röntgen görüşü değil, ama gözlerinizin farkında olamayacağınız yetenekleri var.

Hepimiz renk ve parlaklığa aşinayız, ancak ışığın üçüncü bir özelliği var - bize ışık dalgalarının salındığı yönelimi söyleyen “kutuplaşma”. Arılar ve karıncalar gibi hayvanlar, gökyüzündeki kutuplaşma modellerini gezinme aracı olarak kullanırlar. Ancak bilimsel toplulukta bile çok az insan, ışığın çıplak gözle kutuplaşmasını algılayabildiğinin farkındadır.

In araştırma Kraliyet Topluluğu B'nin Bildirilerinde henüz yayınladık, aslında bu kutuplaşmış ışığı algılama yeteneğimizi araştırmak için ahtapot ve mürekkep balığı balıklarının görsel yeteneklerini test etmek için tasarlanan bir deney kullandık.

Polarize Işık Kullanıyoruz

Bir atlama ipinin uzayda hareket eden bir ışık dalgası olduğunu hayal edin. Halatı bir yandan diğer yana hareket ettirirseniz, yaptığınız dalga yatay olarak polarize olur. Fakat yukarı ve aşağı doğru sallarsanız, dikey polarize bir dalga yaratırsınız. Genel olarak, ışık polarizasyonların bir karışımıdır, ancak bazen - örneğin gökyüzünün bazı kısımlarında, bilgisayarınızın ekranında ve su veya camdan yansımalar - dalgaların büyük bir kısmı aynı yönde salınır. Bu ışık güçlü bir şekilde kutuplaşmış olarak tanımlanmaktadır.

Muhtemelen daha önce polarize ışık etrafında inşa edilmiş teknoloji ile karşılaşmış olacaksınız. Örneğin, “Polaroid” güneş gözlüğü çalışmak araç bonnetleri veya su yüzeyi gibi parlak yüzeylerden yansıyan polarize ışığın engellenmesi. Bu mümkündür çünkü gözlerimize yatay yüzeylerden yansıyan ışık yatay olarak polarizedir ve güneş gözlükleri bir çit çiti gibi bir yapıya sahiptir, bu nedenle yatay olarak polarize parlak yansımaları engelleyerek sadece dikey polarize salınımlara izin verirler. Polarize ışık, modern 3D sinema ve LCD bilgisayar ekranlarının, akıllı telefonların ve tabletlerin kalbidir.

Öyleyse, kutuplaşmış ışık açık havada, evinizde ve ofisinizde oldukça yaygınsa, neden şimdiden özel bir şey farketmediniz?

Haidinger Fırçaları

İnsanlar polarize edici ışığı, polarizasyon açısına dik açılarda sarı bir papyon gibi görünen ince bir görsel efekt olan “Haidinger fırçaları” kullanarak algılarlar. Ayrıca mavimsi bir papyon ile sarı olana dik açılarda görebilirsiniz. Etki gözün içinde ortaya çıkar ve gerçek bir dış nesnenin görüntüsü değildir, bu yüzden Haider'in fırçaları beyniniz onları işlerken genellikle birkaç saniye içinde kaybolur. Bu, az sayıda insanın onları günden güne fark etmelerinin nedenlerinden biri ve daha önce çalışmak için neden oldukça zor olduklarından biri.

Etkiyi sürekli yenileyebilen LCD ekranları kullanarak, Haidinger'in fırça dinamiğinin ilk ölçümlerini yaparak bazı kişilerin polarizasyon olarak papyonun “flip-flop” yönünü algılayacağına dair öngörüyü doğruladık. açı döndürülür.

Sonuçlarımız korneanızın, polarize ışığı nasıl algıladığınızı önemli ölçüde etkileyebileceğini göstermektedir. Korneanın optik özellikleri bireyler arasında değiştiğinden, bu durum insanların neden genellikle deneyimlerini bildirdiklerini de açıklayabilir. Görme Haidinger farklı fırçalar.

Haidinger'in fırçalarını kendiniz görmek için, bilgisayardaki, tabletteki veya telefondaki LCD ekranın boş beyaz kısmına bakın. Başınızı bir yandan diğer yana eğin ve baş parmağınızdan biraz daha büyük olan soluk sarı ve mavi papyonlar görünür hale gelmelidir. Uygulama ile, onları güneşten 90 derecesinde, özellikle gün doğumu ve günbatımında, gökyüzünün mavi kısımlarında görebilirsiniz.

Atmosferde ışık saçılmasının yol açtığı ışıklık kutuplaşma desenleri, sarı papyonun uzun ekseni yaklaşık olarak güneşe doğru işaret edecek şekildedir.

Beyinde Neler Oluyor

In önceki çalışmalar Sudaki organizmalardaki polarizasyon hassasiyetini test etmek için LCD ekranlar kullanılmıştır. Çalışmamız insan gözünün polarizasyon hassasiyetinin sınırlarını sınayarak,% 0'ten% 100'e göze ulaşan polarize ışık yüzdesini değiştirmek için özel filtreler geliştirdi.

Bu, Haidinger'in fırçalarının tespit edilebileceği minimum polarizasyon yüzdesini tespit etmekti. 24 kullanıcıları arasında, ortalama polarizasyon hassasiyeti eşiği% 56 idi. Bazı insanlar ışık 25% polarize değerinden daha düşük olduğunda Haidinger'in fırçalarını görebiliyordu - mürekkep balığı kadar iyi değil, ancak bugüne kadar test edilmiş diğer omurgalılardan daha iyi.

Haidinger'in fırçalarını görebilme yeteneği, makülada dairesel olarak simetrik karotenoid pigmentlerin düzenlenmesi (retinanın merkez kısmını kaplayan ve koruyan bir alan) nedeniyle oluşur. Bu pigment moleküllerine paralel olarak salınan mavi ışık güçlü bir şekilde emilir. Maviyle tükenen beyaz ışık sarı renkte papyon etkisini açıklayan sarı renkte görünür. Fırçaların mavi kısımlarının, beklenmedik sarı varlığına karşılık olarak beyin tarafından oluşturulduğu düşünülmektedir.

Polarizasyon güçlerimizi iyilik için kullanmak mümkün olabilir mi? Edinme riski yaşa bağlı makula dejenerasyonu vardır daha önce ilişkilendirilmiş Makulada karotenoid pigment yoğunluğu düşüktür.

AMD şu anda gelişmiş dünyada körlüğün önde gelen nedeni olduğundan ve herhangi bir gerçek görme kaybına uğramadan önce bunun erken evre teşhis göstergesini bulma bir araştırma önceliğidir. Bu dejeneratif göz hastalığının erken evrelerinde meydana gelen pigmentlerin organizasyonundaki herhangi bir değişikliği araştırmak ve nihayetinde izlemek için polarizasyon duyarlılığının kullanılması umudumuzdur. Bu tür testlerin tıbbi potansiyelini değerlendirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Haidinger'in fırçaları ayrıca ışık fiziğinin ve insan gözünün anatomisinin bir gösterimini sağlar. Polaroid katmanını eski bir LCD ekrandan kaldırarak testimizin basitleştirilmiş versiyonunu yapabilirsiniz; polarizasyon filmi çıkarıldığında siyah beyaz harfler karşıt polarizasyon açılarına dönüşür.

At son bilim festivali Sadece kutuplaşma duyarlılıklarını kullanarak gizli harfleri okuyarak insanların “ahtapot göz testi” almalarını sağladım. Beraberindeki ahtapot başlığından korkan küçük bir çocuk dışında bir fırtınaya düştü. Daha az korkutucu bir süper kostümle çalışma zamanı.

Yazar hakkında

Juliette McGregor, Leicester Üniversitesi'nde Araştırma Görevlisidir. Araştırma alanları, biyolojik kullanım için yeni görüntüleme tekniklerinin geliştirilmesi ve doğada bulunan görüntülemeye yaklaşımlar açısından (vizyon!) Hem biyolojik görüntüleme üzerinde hem de çeşitlidir. Bu çalışma, fizik ve biyoloji arasındaki arayüzde çok yatıyor.

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.