偏光和你不知道的超感

偏光和你不知道的超感

自從幻想有一個超級大國? 有些事情,你可以呼籲,當你需要它,交給你關於這個世界的額外信息? OK,這不是X射線視力,但你的眼睛確實有能力,你可能不知道的。

我們都熟悉顏色和亮度,但光的第三個屬性 - “偏振”告訴我們光波振蕩的方向。 動物,如蜜蜂和螞蟻,使用天空中的偏振模式作為導航輔助工具。 但是很少有人,即使在科學界,也意識到人類可以用肉眼觀察光的偏振。

In 研究 我們剛剛發表在英國皇家學會會刊B上,我們使用了一項實驗,該實驗最初設計用於測試章魚和墨魚的視覺能力,以研究人類感知這種偏振光的能力。

我們已經使用了偏振光

想像一下,跳繩是穿過太空的光波。 如果您將繩索從一側移動到另一側,您所做的波浪是水平極化的。 但如果你上下搖晃,就會形成垂直極化波。 通常,光是極化的混合物,但有時 - 例如在天空的某些部分,計算機屏幕上以及水或玻璃的反射中 - 大部分波以相同的方向振盪。 該光被描述為強烈偏振。

您可能會遇到以前圍繞偏振光構建的技術。 例如,“寶麗來”太陽鏡 工作 阻擋從諸如汽車引擎蓋或水面之類的光亮表面反射的偏振光。 這是可能的,因為從水平表面反射到我們眼睛的光是水平偏振的,並且太陽鏡具有像柵欄一樣的結構,因此它們只允許垂直偏振振盪,阻擋水平偏振的明亮反射。 偏光是現代3D影院和液晶電腦屏幕,智能手機和平板電腦的核心。

因此,如果在戶外,在家中和辦公室裡,偏振光實際上很常見 - 為什麼現在之前你沒有註意到任何特殊的東西?

海丁格的畫筆

人類使用“海丁格的畫筆”感知偏振光,這是一種微妙的視覺效果,看起來像一個與偏振角成直角的黃色蝴蝶結。 您可能還會看到與黃色直角成直角的藍色蝴蝶結。 效果起源於眼睛本身並不是真實外部物體的圖像,因此海丁格爾的刷子通常在大腦處理它們時會在幾秒鐘內消失。 這是很少有人每天都注意到它們的原因之一,以及為什麼他們以前一直很難學習。

通過使用能夠不斷刷新效果的LCD屏幕,我們能夠對Haidinger筆刷的動態進行第一次測量,證實了一些人會認為蝴蝶結的方向為“觸發器”作為極化的預測角度旋轉。

我們的研究結果表明,您的角膜可以極大地影響您對偏振光的感知。 由於角膜的光學特性因人而異,這也可以解釋為什麼人們經常報告他們的經歷 看見 海丁格的畫筆不同。

要親眼看看海丁格的刷子,請在計算機,平板電腦或手機上查看液晶顯示屏的空白部分。 將頭部從一側向另一側傾斜,略微大於拇指的淡黃色和藍色蝴蝶結應該可見。 通過練習,您可以在距離太陽90度的天空藍色部分看到它們,特別是在日出和日落時。

由大氣中的光散射引起的天光偏振圖案使得黃色蝴蝶結的長軸大致指向太陽。

什麼在腦中發生

In 以前的研究 LCD屏幕已被用於測試水生生物的極化敏感性。 我們的研究測試了人體偏振靈敏度的極限,開發了特殊的濾光片來改變到達眼睛的偏振光的百分比,從0%到100%。

這是為了確定可以檢測到海丁格刷子的最小極化百分比。 在24人中,平均偏振靈敏度閾值為56%。 當光線低於25%極化時,有些人仍然可以看到海丁格的刷子 - 不如墨魚好,但仍然比迄今為止測試過的任何其他脊椎動物都要好。

能夠看到海丁格的刷子是由黃斑中的類胡蘿蔔素色素(覆蓋並保護視網膜中央部分的區域)的圓形對稱組織引起的。 與這些顏料分子平行振蕩的藍光被強烈吸收。 白光耗盡藍色,呈現黃色,這解釋了黃色蝴蝶結效應。 刷子的藍色部分被認為是由大腦響應意外的黃色存在而產生的。

可能有可能使用我們的極化功率嗎? 獲得的風險 年齡相關性黃斑變性以前是關聯的 在黃斑中具有低的類胡蘿蔔素色素密度。

由於AMD目前是發達國家失明的主要原因,並且在發生任何實際視力喪失之前找到早期診斷指標是研究重點。 我們希望極化敏感性可用於研究並最終監測在這種退行性眼病的早期階段發生的色素組織的任何變化。 需要做更多的工作來評估這些測試的醫療潛力。

海丁格的畫筆還展示了光的物理特性和人眼的解剖結構。 通過從舊的LCD屏幕上取下寶麗來層,您可以製作自己的測試簡化版本; 一旦去除偏振膜,黑色和白色字母變成對比偏振角。

在一個 最近的科學節 我試圖通過僅使用它們的偏振靈敏度讀取隱藏的字母來讓人們進行“章魚眼試驗”。 它除了一個小男孩外,還有一個風暴,他們害怕伴隨的章魚頭飾。 是時候去做一件不那麼令人生畏的超級服裝了。

關於作者

mcgregor julietteJuliette McGregor是萊斯特大學的研究員。 她的研究興趣多種多樣,但其核心是生物成像,包括用於生物學的新成像技術的發展和自然界中成像的方法(視覺!)。 這項工作非常關注物理學和生物學之間的界面。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

關注InnerSelf

Facebook的圖標Twitter的圖標RSS圖標

通過電子郵件獲取最新信息

{emailcloak = OFF}