Ви коли-небудь уявляли, що маєте наддержаву? Щось, до чого ви можете звернутися, коли вам це потрібно, щоб передати вам додаткову інформацію про світ? Добре, це не рентгенівський зір, але ваші очі мають здібності, про які ви, можливо, не знаєте.

Ми всі знайомі з кольором та яскравістю, але є й третя властивість світла - «поляризація», яка вказує на орієнтацію, в якій коливаються світлові хвилі. Тварини, як бджоли та мурахи, використовують поляризаційні схеми на небі як допоміжний засіб навігації. Але мало хто навіть у науковому середовищі знає, що люди можуть сприймати поляризацію світла неозброєним оком.

In дослідження ми щойно опублікували у “Працях Королівського товариства В”, ми використали експеримент, який спочатку був розроблений для перевірки зорових здібностей восьминогів та каракатиць, щоб дослідити нашу здатність людини сприймати це поляризоване світло.

Ми вже використовуємо поляризоване світло

Уявіть собі, що скакалка - це легка хвиля, що подорожує через космос. Якщо ви рухаєте мотузку з боку в бік, хвиля, яку ви робите, горизонтально поляризована. Але якщо похитати її вгору і вниз, ви створите вертикально поляризовану хвилю. Як правило, світло - це суміш поляризацій, але іноді - наприклад, у частинах неба, на екрані комп’ютера та у відбиттях від води чи скла - великий відсоток хвиль коливається в одній орієнтації. Це світло описується як сильно поляризоване.

Напевно, ви раніше зустрічали технологію, побудовану навколо поляризованого світла. Наприклад, сонцезахисні окуляри "Polaroid" робота за блокуючи поляризоване світло, що відбивається від блискучих поверхонь, таких як капоти автомобіля або поверхні води. Це можливо, тому що світло, відбите в наші очі від горизонтальних поверхонь, горизонтально поляризоване, а сонцезахисні окуляри мають структуру, подібну до огорожі, тому вони пропускають лише вертикально поляризовані коливання, блокуючи горизонтально поляризовані яскраві відблиски. Поляризоване світло є серцем сучасного 3D -кіно і РК -екранів комп’ютерів, смартфонів та планшетів.

Тож якщо поляризоване світло насправді досить поширене на відкритому повітрі, у вашому домі та в офісі - то чому ви раніше не помітили нічого особливого?

Кисті Хайденгера

Люди сприймають поляризоване світло за допомогою «пензликів Гайдінгера», тонкого візуального ефекту, який виглядає як жовта краватка-метелик під прямим кутом до кута поляризації. Ви також можете побачити синюшну краватку під прямим кутом до жовтої. Ефект виникає всередині самого ока і не є зображенням реального зовнішнього об’єкта, тому пензлі Гайдінгера зазвичай зникають за пару секунд, коли ваш мозок їх обробляє. Це одна з причин того, що мало хто помічає їх щодня, і чому раніше їх було досить важко вивчити.

Використовуючи РК-екрани, здатні постійно оновлювати ефект, ми змогли зробити перші виміри динаміки пензлів Хайдінгера, підтвердивши прогноз, що деякі особи сприймають орієнтацію краватки-метелика на "тригери" як поляризацію кут повертається.

Наші результати показують, що ваша рогівка може різко вплинути на те, як ви сприймаєте поляризоване світло. Оскільки оптичні властивості рогівки у різних людей різні, це також може пояснити, чому люди часто повідомляють про свій досвід побачити Кисті Гайдінгера по -різному.

Щоб переконатися в пензлях Хайдінгера, подивіться на чисту білу частину РК -екрану на комп’ютері, планшеті чи телефоні. Нахиліть голову з боку в бік і видно слабкі жовті та сині краватки, трохи більші за великий палець. Практикуючи, ви зможете побачити їх у блакитних частинах неба під 90 градусами від сонця, особливо при сході та заході сонця.

Структура поляризації мансарди, викликана розсіюванням світла в атмосфері, така, що довга вісь жовтої краватки-метелика буде спрямована приблизно до Сонця.

Що відбувається в мозку

In попередні дослідження РК -екрани використовувалися для перевірки поляризаційної чутливості у водних організмах. Наше дослідження перевірило межі чутливості до поляризації людини, розробивши спеціальні фільтри для зміни відсотка поляризованого світла, що потрапляє на око, від 0% до 100%.

Це повинно було встановити мінімальний відсоток поляризації, за якого можна було б виявити пензлі Гайдінгера. Серед 24 осіб середній поріг поляризаційної чутливості становив 56%. Деякі люди все ще могли бачити пензлі Хайдінгера, коли світло було менш ніж на 25% поляризованим - не настільки добре, як каракатиці, але все ж краще, ніж будь -які інші хребетні, протестовані на сьогоднішній день.

Здатність бачити пензлі Хайдінгера обумовлена ​​циркулярно -симетричною організацією каротиноїдних пігментів у макулі (ділянка, що охоплює та захищає центральну частину сітківки). Синє світло, що коливається паралельно цим молекулам пігменту, сильно поглинається. Біле світло, виснажене синім, виглядає жовтим, що пояснює ефект жовтої краватки. Вважається, що сині частини пензлів генеруються мозком у відповідь на несподівану наявність жовтого.

Чи можна використати наші сили поляризації назавжди? Ризик придбання вікової макулярної дегенерації має раніше асоціювалися з низькою щільністю каротиноїдного пігменту в макулі.

Оскільки AMD в даний час є провідною причиною сліпоти в розвинених країнах світу, і визначення пріоритетного діагностичного показника цього до початку втрати зору є пріоритетом дослідження. Ми сподіваємось, що поляризаційна чутливість може бути використана для дослідження та остаточного моніторингу будь -яких змін в організації пігментів, що відбуваються на ранніх стадіях цього дегенеративного стану очей. Щоб оцінити медичний потенціал таких тестів, потрібно більше працювати.

Кисті Гейдінгера також демонструють фізику світла та анатомію людського ока. Знявши шар поляроїда зі старого РК -екрану, ви можете створити власну спрощену версію нашого тесту; чорно -білі літери після видалення поляризуючої плівки перетворюються на контрастні кути поляризації.

при а останній фестиваль науки Я намагався змусити людей пройти «тест очей восьминога», прочитавши приховані букви, використовуючи лише їхню поляризаційну чутливість. Бурхнула буря, хіба що з одним маленьким хлопчиком, якого жахав супровідний головний убір із восьминога. Час попрацювати над менш лякаючим супер-костюмом.

про автора

Джульєтта МакГрегор - науковий співробітник Лестерського університету. Її наукові інтереси різноманітні, але зосереджені на біологічній візуалізації, як з точки зору розробки нових методів візуалізації для біологічного використання, так і підходів до візуалізації, знайдених у природі (зір!). Ця робота дуже залежить від стику фізики та біології.

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.