Lumière polarisée et le super sens que vous ne saviez pas vous aviez

Lumière polarisée et le super sens que vous ne saviez pas vous aviez

Jamais imaginé avoir une superpuissance? Quelque chose que vous pouvez faire appel à quand vous en avez besoin, pour vous remettre des informations supplémentaires sur le monde? OK, il est pas la vision à rayons X, mais vos yeux n'ont des capacités que vous pourriez ne pas être au courant.

Nous connaissons tous la couleur et la luminosité, mais il existe une troisième propriété de la lumière: la «polarisation» qui nous indique l'orientation dans laquelle les ondes lumineuses oscillent. Les animaux, comme les abeilles et les fourmis, utilisent les modèles de polarisation dans le ciel comme aide à la navigation. Mais peu de gens, même dans la communauté scientifique, sont conscients que les humains peuvent percevoir la polarisation de la lumière à l'œil nu.

In recherche Nous venons de publier dans Proceedings of the Royal Society B, nous avons utilisé une expérience conçue à l'origine pour tester les capacités visuelles des pieuvres et des seiches afin d'étudier notre capacité humaine à percevoir cette lumière polarisée.

Nous utilisons déjà la lumière polarisée

Imaginez une corde à sauter est une onde lumineuse voyageant dans l'espace. Si vous déplacez la corde d'un côté à l'autre, l'onde que vous faites est polarisée horizontalement. Mais si vous le secouez de haut en bas, vous créez une onde polarisée verticalement. Généralement, la lumière est un mélange de polarisations, mais parfois - par exemple dans certaines parties du ciel, sur l'écran de votre ordinateur et dans les reflets de l'eau ou du verre - un grand pourcentage d'ondes oscillent dans la même orientation. Cette lumière est décrite comme étant fortement polarisée.

Vous aurez probablement rencontré une technologie qui est construite autour de la lumière polarisée auparavant. Par exemple, les lunettes de soleil "Polaroid" travailler en bloquer la lumière polarisée qui est réfléchie par les surfaces brillantes telles que les bonnets de voiture ou la surface de l'eau. Ceci est possible parce que la lumière réfléchie dans nos yeux à partir de surfaces horizontales est polarisée horizontalement et que les lunettes de soleil ont une structure comme une palissade, donc elles ne laissent passer que des oscillations polarisées verticalement, bloquant les réflexions lumineuses polarisées horizontalement. La lumière polarisée est au cœur des écrans 3D cinéma et LCD modernes, des téléphones intelligents et des tablettes.

Donc, si la lumière polarisée est en fait assez commune à l'extérieur, chez vous et au bureau - comment se fait-il que vous ne remarquiez rien de spécial auparavant?

Les brosses de Haidinger

Les humains perçoivent lumière polarisée en utilisant "brosses de Haidinger", un effet visuel subtil qui apparaît comme un arc-cravate jaune à angle droit à l'angle de polarisation. Vous pouvez également voir un nœud papillon bleu à angle droit le jaune. L'effet est originaire dans l'œil lui-même et est pas une image d'un objet réel externe, afin que les brosses de Haidinger se fanent habituellement en quelques secondes que votre cerveau les traite out. Ceci est l'une des raisons pour lesquelles peu de gens remarquent au jour le jour, et pourquoi ils ont été précédemment assez difficile à étudier.

En utilisant des écrans LCD capables de rafraîchir constamment l'effet, nous avons été en mesure de faire les premières mesures de la dynamique des brosses de Haidinger, confirmant la prédiction que certains individus percevraient l'orientation de l'arc-cravate à "flip-flop" comme la polarisation angle est tourné.

Nos résultats montrent que votre cornée peut affecter considérablement la façon dont vous percevez la lumière polarisée. Comme les propriétés optiques de la cornée varient entre les individus, cela peut aussi expliquer pourquoi les gens rapportent souvent leur expérience de voir Les brosses de Haidinger différemment.

Pour voir les pinceaux de Haidinger, regardez une partie blanche d'un écran LCD sur un ordinateur, une tablette ou un téléphone. Inclinez votre tête d'un côté à l'autre et de légers nœuds papillons jaunes et bleus, légèrement plus grands que votre pouce, devraient être visibles. Avec la pratique, vous pouvez ensuite les voir dans les parties bleues du ciel à des degrés 90 du soleil, en particulier au lever et au coucher du soleil.

Les schémas de polarisation du puits de lumière, causés par la diffusion de la lumière dans l'atmosphère, sont tels que le grand axe du nœud papillon jaune pointera approximativement vers le soleil.

Qu'est-ce qui se passe dans le cerveau

In études précédentes Des écrans LCD ont été utilisés pour tester la sensibilité de polarisation dans les organismes aquatiques. Notre étude a testé les limites de la sensibilité de la polarisation humaine, en développant des filtres spéciaux pour faire varier le pourcentage de lumière polarisée atteignant l'œil de 0% à 100%.

Il s'agissait d'établir le pourcentage de polarisation minimal auquel les brosses de Haidinger pouvaient être détectées. Parmi les personnes 24, le seuil moyen de sensibilité à la polarisation était 56%. Certaines personnes pouvaient encore voir les pinceaux de Haidinger lorsque la lumière était moins de 25% polarisée - pas aussi bonne que la seiche, mais encore mieux que tous les autres vertébrés testés à ce jour.

La capacité de voir les pinceaux de Haidinger est causée par une organisation circulaire symétrique des pigments caroténoïdes dans la macula (une zone qui recouvre et protège la partie centrale de la rétine). La lumière bleue qui oscille parallèlement à ces molécules de pigment est fortement absorbée. La lumière blanche, appauvrie en bleu, apparaît en jaune, ce qui explique l'effet de nœud papillon jaune. On pense que les parties bleues des brosses sont générées par le cerveau en réponse à la présence inattendue de jaune.

Serait-il possible d'utiliser nos pouvoirs de polarisation pour le bien? Le risque de contracter dégénérescence maculaire liée à l'âge des précédemment été associé avec une faible densité de pigments caroténoïdes dans la macula.

Comme AMD est actuellement la principale cause de cécité dans le monde développé et de trouver un indicateur de diagnostic à un stade précoce de cette avant toute perte de la vue réelle est encourue est une priorité de recherche. Nous espérons que la sensibilité de polarisation peut être utilisée pour étudier et finalement surveiller les changements dans l'organisation des pigments qui se produisent dans les premiers stades de cette maladie dégénérative de l'œil. D'autres travaux sont nécessaires pour évaluer le potentiel médical de ces types de tests.

Les pinceaux de Haidinger fournissent également une démonstration de la physique de la lumière et de l'anatomie de l'œil humain. En enlevant la couche polaroïd d'un ancien écran LCD, vous pouvez créer votre propre version simplifiée de notre test; les lettres noires et blanches se transforment en angles de polarisation opposés une fois que le film polarisant est retiré.

Lors d'une fête de la science récente J'ai essayé d'amener les gens à faire un «test oculaire de la pieuvre» en lisant les lettres cachées en utilisant leur sensibilité de polarisation seule. Il a fait une tempête, sauf avec un petit garçon, qui était terrifié par la coiffe octopus qui l'accompagnait. Il est temps de travailler sur un super-costume moins intimidant.

A propos de l'auteur

mcgregor julietteJuliette McGregor est chercheuse associée à l'Université de Leicester. Ses intérêts de recherche sont variés mais centrés sur l'imagerie biologique, à la fois en termes de développement de nouvelles techniques d'imagerie à usage biologique et d'approches de l'imagerie trouvées dans la nature (vision!). Ce travail se situe à l'interface entre la physique et la biologie.

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.