Luz polarizada e o super-senso que você não sabia que tinha

Luz polarizada e o super-senso que você não sabia que tinha

Já imaginou ter uma superpotência? Algo que você pode chamar quando você precisar dele, para entregar-lhe informações adicionais sobre o mundo? OK, não é a visão de raio-X, mas seus olhos não têm habilidades que você pode não estar ciente.

Estamos todos familiarizados com a cor e o brilho, mas existe uma terceira propriedade da luz - a “polarização” que nos diz a orientação na qual as ondas de luz estão oscilando. Animais, como abelhas e formigas, usam os padrões de polarização no céu como ajuda de navegação. Mas poucas pessoas, mesmo na comunidade científica, estão cientes de que os humanos podem perceber a polarização da luz a olho nu.

In pesquisa Acabamos de publicar em Proceedings of the Royal Society B, usamos um experimento que foi originalmente projetado para testar as habilidades visuais de polvos e chocos para investigar nossa capacidade humana de perceber essa luz polarizada.

Nós já usamos luz polarizada

Imagine que uma corda de pular seja uma onda de luz viajando pelo espaço. Se você mover a corda de um lado para o outro, a onda que você faz é polarizada horizontalmente. Mas se você sacudir para cima e para baixo, você cria uma onda polarizada verticalmente. Geralmente, a luz é uma mistura de polarizações, mas às vezes - por exemplo, em partes do céu, na tela do computador e em reflexos de água ou vidro - uma grande porcentagem das ondas está oscilando na mesma orientação. Esta luz é descrita como fortemente polarizada.

Você provavelmente já se deparou com tecnologia que é construída em torno de luz polarizada antes. Por exemplo, óculos de sol "Polaroid" trabalho de bloqueando a luz polarizada que é refletida de superfícies brilhantes, como capotas de carros ou a superfície da água. Isso é possível porque a luz refletida em nossos olhos a partir de superfícies horizontais é polarizada horizontalmente e os óculos de sol têm uma estrutura como uma cerca, então eles só deixam as oscilações polarizadas verticalmente, bloqueando os reflexos brilhantes polarizados horizontalmente. A luz polarizada é o coração do moderno cinema 3D e telas de computadores LCD, smartphones e tablets.

Então, se a luz polarizada é realmente bastante comum ao ar livre, em sua casa e em seu escritório - por que você não percebeu nada de especial antes?

Escovas de Haidinger

Os seres humanos percebem a luz polarizada usando "escovas de Haidinger", um efeito visual subtil que aparece como um arco-laço amarelo em ângulo reto com o ângulo de polarização. Você também pode ver um arco-tie azulada em ângulo reto com o amarelo. O efeito se origina dentro do próprio olho e não é uma imagem de um objeto externo real, assim escovas de Haidinger geralmente desaparecem em um par de segundos, como o cérebro processa-los. Esta é uma das razões que poucas pessoas notá-los no dia-a-dia, e por que eles tenham sido previamente bastante difícil de estudo.

Usando telas de LCD capazes de constantemente atualizar a efeito, fomos capazes de fazer as primeiras medições da dinâmica de escovas de Haidinger, confirmando a previsão de que alguns indivíduos que percebem a orientação do arco-tie para "flip-flop", como a polarização ângulo é rodado.

Nossos resultados mostram que sua córnea pode afetar drasticamente a percepção da luz polarizada. Como as propriedades ópticas da córnea variam entre os indivíduos, isso também pode explicar por que as pessoas frequentemente relatam sua experiência de ver O de Haidinger é diferente.

Para ver os pincéis de Haidinger, olhe para uma parte branca em branco de uma tela LCD em um computador, tablet ou telefone. Incline a cabeça de um lado para o outro e os laços azuis e amarelos, um pouco maiores que o polegar, devem ficar visíveis. Com a prática, você pode vê-los nas partes azuis do céu em graus 90 do sol, especialmente ao nascer e pôr do sol.

Os padrões de polarização da clarabóia, causados ​​pela dispersão da luz na atmosfera, são tais que o longo eixo da gravata-borboleta amarela apontará aproximadamente para o sol.

O que está acontecendo no cérebro

In Estudos anteriores Telas de LCD foram usadas para testar a sensibilidade de polarização em organismos aquáticos. Nosso estudo testou os limites da sensibilidade da polarização humana, desenvolvendo filtros especiais para variar a porcentagem de luz polarizada que chega ao olho de 0% a 100%.

Isso foi feito para estabelecer a porcentagem mínima de polarização na qual as escovas de Haidinger poderiam ser detectadas. Entre as pessoas 24, o limite médio de sensibilidade de polarização foi de 56%. Algumas pessoas ainda podiam ver os pincéis de Haidinger quando a luz estava menos que 25% polarizada - não tão boa quanto o choco, mas ainda melhor do que qualquer outro vertebrado testado até hoje.

A capacidade de enxergar as escovas de Haidinger é causada pela organização simétrica circular dos pigmentos carotenóides da mácula (uma área que cobre e protege a parte central da retina). A luz azul que oscila paralelamente a estas moléculas de pigmento é fortemente absorvida. A luz branca, que se esgota em azul, aparece amarela, o que explica o efeito amarelo de gravata borboleta. Acredita-se que as partes azuis das escovas sejam geradas pelo cérebro em resposta à presença inesperada de amarelo.

Seria possível usar nossos poderes de polarização para o bem? O risco de adquirir degeneração macular relacionada com a idade tem anteriormente foi associado com baixa densidade de pigmentos carotenóides na mácula.

Como AMD é atualmente a principal causa de cegueira no mundo desenvolvido e encontrar um indicador de diagnóstico fase inicial deste antes de qualquer perda de visão real é incorrido é uma prioridade de investigação. É nossa esperança que a sensibilidade da polarização poderia ser usado para investigar e, finalmente, acompanhar quaisquer mudanças na organização dos pigmentos que acontecem nos estágios iniciais desta doença degenerativa do olho. É necessário mais trabalho para avaliar o potencial médica desses tipos de testes.

Os pincéis de Haidinger também fornecem uma demonstração da física da luz e da anatomia do olho humano. Tirando a camada polaroide de uma tela LCD antiga, você pode fazer sua própria versão simplificada de nosso teste; letras em preto e branco se transformam em ângulos de polarização contrastantes quando o filme polarizador é removido.

Numa festival de ciência recente Eu tentei fazer com que as pessoas fizessem um “teste do olho de polvo” lendo as letras escondidas usando apenas sua sensibilidade de polarização. Desceu uma tempestade, exceto com um garotinho, que estava aterrorizado com o manto de polvo que o acompanhava. Hora de trabalhar em uma super-fantasia menos intimidante.

Sobre o autor

mcgregor julietteJuliette McGregor é pesquisadora associada na Universidade de Leicester. Seus interesses de pesquisa são diversos, mas centram-se em imagens biológicas, tanto em termos de desenvolvimento de novas técnicas de imagem para uso biológico quanto em abordagens para imagens encontradas na natureza (visão!). Este trabalho está muito na interface entre física e biologia.

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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