Polarisiertes Licht und der übersinnliche Sinn, von dem du nicht wusstest, dass du hattest

Polarisiertes Licht und der übersinnliche Sinn, von dem du nicht wusstest, dass du hattest

Immer Lust auf eine Supermacht zu haben? Etwas, das Sie abrufen können, wenn Sie es benötigen, können Sie über die Welt zusätzliche Informationen zur Hand? OK, es ist nicht Röntgenblick, aber Ihre Augen Fähigkeiten haben, die Sie möglicherweise nicht bewusst sein könnte.

Wir sind alle mit Farbe und Helligkeit vertraut, aber es gibt eine dritte Eigenschaft des Lichts - die „Polarisation“, die uns die Orientierung angibt, in der Lichtwellen schwingen. Tiere wie Bienen und Ameisen nutzen die Polarisationsmuster am Himmel als Navigationshilfe. Aber nur wenige Menschen, selbst in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, wissen, dass der Mensch die Polarisation des Lichts mit bloßem Auge wahrnehmen kann.

In Forschung Wir haben gerade in Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht und ein Experiment verwendet, das ursprünglich dazu gedacht war, die visuellen Fähigkeiten von Tintenfischen und Tintenfischen zu testen, um unsere menschliche Fähigkeit zu untersuchen, dieses polarisierte Licht wahrzunehmen.

Wir verwenden bereits polarisiertes Licht

Stellen Sie sich vor, ein Springseil ist eine Lichtwelle, die sich durch den Weltraum bewegt. Wenn Sie das Seil von einer Seite zur anderen bewegen, ist die erzeugte Welle horizontal polarisiert. Aber wenn Sie es auf und ab schütteln, erzeugen Sie eine vertikal polarisierte Welle. Im Allgemeinen ist Licht eine Mischung aus Polarisationen, aber manchmal - zum Beispiel in Teilen des Himmels, auf Ihrem Computerbildschirm und bei Reflexionen von Wasser oder Glas - oszilliert ein großer Prozentsatz der Wellen in derselben Ausrichtung. Dieses Licht wird als stark polarisiert beschrieben.

Sie werden wahrscheinlich schon einmal auf eine Technologie gestoßen sein, die auf polarisiertem Licht basiert. Zum Beispiel "Polaroid" -Sonnenbrille Arbeit von Ausblenden von polarisiertem Licht, das von glänzenden Oberflächen wie Motorhauben oder Wasser reflektiert wird. Dies ist möglich, weil Licht, das von horizontalen Oberflächen in unsere Augen reflektiert wird, horizontal polarisiert ist und die Sonnenbrille eine Struktur wie ein Palisadenzaun hat, sodass sie nur vertikal polarisierte Schwingungen zulässt und die horizontal polarisierten hellen Reflexionen ausblendet. Polarisiertes Licht ist das Herzstück des modernen 3D-Kinos und von LCD-Bildschirmen, Smartphones und Tablets.

Wenn also polarisiertes Licht im Freien, in Ihrem Zuhause und in Ihrem Büro häufig vorkommt, warum haben Sie bis jetzt nichts Besonderes bemerkt?

Haidingers Pinsel

Menschen nehmen polarisiertes Licht mit „Haidinger-Pinseln“ wahr, ein subtiler visueller Effekt, der im rechten Winkel zum Polarisationswinkel wie eine gelbe Fliege erscheint. Möglicherweise sehen Sie auch eine bläuliche Fliege im rechten Winkel zur gelben. Der Effekt entsteht im Auge selbst und ist kein Bild eines realen externen Objekts. Daher verblassen Haidingers Pinsel normalerweise in wenigen Sekunden, wenn Ihr Gehirn sie verarbeitet. Dies ist einer der Gründe, warum nur wenige Menschen sie tagtäglich bemerken und warum es bisher ziemlich schwierig war, sie zu studieren.

Durch die Verwendung von LCD-Bildschirmen, mit denen der Effekt ständig aktualisiert werden kann, konnten wir die Dynamik von Haidingers Pinseln erstmals messen und die Vorhersage bestätigen, dass einige Personen die Ausrichtung der Fliege zum „Flip-Flop“ als Polarisation wahrnehmen würden Winkel wird gedreht.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ihre Hornhaut die Wahrnehmung von polarisiertem Licht dramatisch beeinflussen kann. Da die optischen Eigenschaften der Hornhaut zwischen den Individuen variieren, kann dies auch erklären, warum Menschen oft über ihre Erfahrungen berichten zu sehen Haidingers Pinsel anders.

Sehen Sie sich Haidingers Pinsel an, wenn Sie einen leeren weißen Bereich eines LCD-Bildschirms auf einem Computer, Tablet oder Telefon betrachten. Neigen Sie Ihren Kopf von einer Seite zur anderen und schwache gelbe und blaue Fliegen, die etwas größer als Ihr Daumen sind, sollten sichtbar werden. Mit etwas Übung können Sie sie dann in den blauen Teilen des Himmels bei 90 Grad von der Sonne aus sehen, insbesondere bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang.

Oberlicht-Polarisationsmuster, die durch Lichtstreuung in der Atmosphäre verursacht werden, sind so, dass die lange Achse der gelben Fliege ungefähr zur Sonne zeigt.

Was geht im Gehirn vor?

In vorherige Studien LCD-Bildschirme wurden verwendet, um die Polarisationsempfindlichkeit in Wasserorganismen zu testen. Unsere Studie testete die Grenzen der menschlichen Polarisationsempfindlichkeit und entwickelte spezielle Filter, um den Prozentsatz des polarisierten Lichts, das das Auge erreicht, von 0% bis 100% zu variieren.

Dies diente dazu, die minimale prozentuale Polarisation festzulegen, bei der Haidinger-Bürsten detektiert werden konnten. Bei 24 lag die durchschnittliche Polarisationsempfindlichkeitsschwelle bei 56%. Einige Leute konnten Haidingers Pinsel immer noch sehen, wenn das Licht weniger als 25% polarisiert war - nicht ganz so gut wie Tintenfische, aber immer noch besser als alle anderen bisher getesteten Wirbeltiere.

Die Fähigkeit, Haidinger-Bürsten zu sehen, wird durch die kreisförmig symmetrische Anordnung von Carotinoidpigmenten in der Makula (einem Bereich, der den zentralen Teil der Netzhaut bedeckt und schützt) verursacht. Blaues Licht, das parallel zu diesen Pigmentmolekülen schwingt, wird stark absorbiert. Weißes Licht, das an Blau leidet, erscheint gelb, was den gelben Fliegeneffekt erklärt. Es wird angenommen, dass die blauen Teile der Pinsel vom Gehirn als Reaktion auf das unerwartete Vorhandensein von Gelb erzeugt werden.

Könnte es möglich sein, unsere Polarisationskräfte für immer zu nutzen? Das Risiko des Erwerbs altersbedingten Makuladegeneration hat zuvor zugeordnet worden mit geringer Carotinoid-Pigmentdichte in der Makula.

Da AMD derzeit die häufigste Erblindungsursache in den Industrieländern ist, ist es Forschungsschwerpunkt, frühzeitig einen diagnostischen Indikator dafür zu finden, bevor ein tatsächlicher Sehverlust eintritt. Wir hoffen, dass die Polarisationsempfindlichkeit verwendet werden kann, um Veränderungen in der Organisation der Pigmente zu untersuchen und letztendlich zu überwachen, die in den frühen Stadien dieses degenerativen Augenzustands auftreten. Es ist mehr Arbeit erforderlich, um das medizinische Potenzial dieser Art von Tests zu bewerten.

Haidingers Pinsel demonstrieren auch die Physik des Lichts und die Anatomie des menschlichen Auges. Indem Sie die Polaroidschicht von einem alten LCD-Bildschirm entfernen, können Sie Ihre eigene vereinfachte Version unseres Tests erstellen. Schwarze und weiße Buchstaben werden zu kontrastierenden Polarisationswinkeln, sobald der Polarisationsfilm entfernt wird.

Bei einem neues Wissenschaftsfestival Ich habe versucht, die Leute dazu zu bringen, einen „Oktopus-Augentest“ zu machen, indem ich die versteckten Buchstaben nur anhand ihrer Polarisationsempfindlichkeit las. Es wurde stürmisch, bis auf einen kleinen Jungen, der Angst vor dem dazugehörigen Tintenfischkopfschmuck hatte. Zeit, an einem weniger einschüchternden Superkostüm zu arbeiten.

Über den Autor

mcgregor julietteJuliette McGregor ist wissenschaftliche Mitarbeiterin an der University of Leicester. Ihre Forschungsinteressen sind vielfältig, konzentrieren sich jedoch auf die biologische Bildgebung, sowohl im Hinblick auf die Entwicklung neuer Bildgebungstechniken für den biologischen Einsatz als auch auf bildgebende Verfahren in der Natur (Vision!). Diese Arbeit liegt sehr stark an der Schnittstelle zwischen Physik und Biologie.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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