Luz polarizada y el súper sentido que no sabías que tenías

Luz polarizada y el súper sentido que no sabías que tenías

Alguna vez te imaginaste tener una superpotencia? Algo que se puede recurrir cuando lo necesite, para entregar información adicional sobre el mundo? OK, no es una visión de rayos X, pero sus ojos no tienen habilidades que no podría tener en cuenta.

Todos estamos familiarizados con el color y el brillo, pero hay una tercera propiedad de la luz: la "polarización" que nos indica la orientación en la que las ondas de luz están oscilando. Los animales, como las abejas y las hormigas, usan los patrones de polarización en el cielo como ayuda para la navegación. Pero pocas personas, incluso en la comunidad científica, son conscientes de que los humanos pueden percibir la polarización de la luz a simple vista.

In investigación acabamos de publicar en Proceedings of the Royal Society B, utilizamos un experimento que originalmente fue diseñado para probar las habilidades visuales de los pulpos y las sepias para investigar nuestra capacidad humana de percibir esta luz polarizada.

Ya usamos luz polarizada

Imagina que una cuerda de saltar es una onda de luz que viaja a través del espacio. Si mueve la cuerda de un lado a otro, la onda que crea está polarizada horizontalmente. Pero si lo agitas hacia arriba y hacia abajo, creas una onda polarizada verticalmente. En general, la luz es una mezcla de polarizaciones, pero a veces, por ejemplo en partes del cielo, en la pantalla de su computadora y en reflejos de agua o vidrio, un gran porcentaje de las olas oscila en la misma orientación. Esta luz se describe como fuertemente polarizada.

Probablemente ya se haya encontrado con una tecnología que está construida alrededor de la luz polarizada. Por ejemplo, las gafas de sol "Polaroid" trabajar por bloqueando la luz polarizada que se refleja en superficies brillantes como los capós del auto o la superficie del agua. Esto es posible porque la luz reflejada en nuestros ojos desde las superficies horizontales está polarizada horizontalmente y las gafas de sol tienen una estructura como una valla de estacas, por lo que solo dejan entrar oscilaciones polarizadas verticalmente, bloqueando los reflejos brillantes polarizados horizontalmente. La luz polarizada está en el corazón de las modernas pantallas 3D para cine y pantallas LCD, teléfonos inteligentes y tabletas.

Entonces, si la luz polarizada es bastante común en el exterior, en su casa y en su oficina, ¿cómo es que no notó nada especial antes?

Pinceles de Haidinger

Los seres humanos perciben la luz polarizada en el uso de "cepillos de Haidinger", un sutil efecto visual que aparece como una pajarita amarilla en ángulo recto con el ángulo de polarización. También puede ver una corbata de lazo azul en ángulo recto con el amarillo. El efecto se origina dentro del ojo en sí, no es una imagen de un objeto real externo, por lo que los cepillos de Haidinger suelen desaparecer en un par de segundos, como su cerebro las procesa a cabo. Esta es una de las razones por las que algunas personas ellos día a día previo aviso y por la que han sido previamente bastante difícil de estudiar.

Mediante el uso de pantallas LCD capaces de actualizar constantemente el efecto, hemos sido capaces de hacer las primeras mediciones de la dinámica de los cepillos de Haidinger, lo que confirma la predicción de que algunos individuos percibirían la orientación de la pajarita de "flip-flop", como la polarización ángulo se hace girar.

Nuestros resultados muestran que su córnea puede afectar dramáticamente la percepción de la luz polarizada. Como las propiedades ópticas de la córnea varían entre individuos, esto también puede explicar por qué las personas a menudo informan su experiencia de ver Los pinceles de Haidinger de manera diferente.

Para ver los pinceles de Haidinger, mire una parte blanca en blanco de una pantalla LCD en una computadora, tableta o teléfono. Inclina la cabeza de lado a lado y las corbatas amarillas y azules tenues, un poco más grandes que tu pulgar, deberían ser visibles. Con la práctica, puedes verlos en las partes azules del cielo a 90 grados del sol, especialmente al amanecer y al atardecer.

Los patrones de polarización de la claraboya, causados ​​por la dispersión de la luz en la atmósfera, son tales que el eje largo de la pajarita amarilla apuntará aproximadamente hacia el sol.

Lo que está pasando en el cerebro

In estudios previos Las pantallas LCD se han utilizado para probar la sensibilidad de polarización en organismos acuáticos. Nuestro estudio evaluó los límites de la sensibilidad de polarización humana, desarrollando filtros especiales para variar el porcentaje de luz polarizada que llega al ojo desde 0% a 100%.

Esto fue para establecer la polarización porcentual mínima a la que se podían detectar los cepillos de Haidinger. Entre las personas de 24, el umbral de sensibilidad de polarización promedio fue 56%. Algunas personas aún podían ver los pinceles de Haidinger cuando la luz era menos de 25% polarizada, no tan buena como la sepia, pero aún mejor que cualquier otro vertebrado probado hasta la fecha.

La capacidad de ver los pinceles de Haidinger es causada por una organización circularmente simétrica de pigmentos carotenoides en la mácula (un área que cubre y protege la parte central de la retina). La luz azul que oscila paralela a estas moléculas de pigmento se absorbe fuertemente. La luz blanca, que se agota en azul, aparece amarilla, lo que explica el efecto de corbata de lazo amarillo. Se cree que las partes azules de los cepillos son generadas por el cerebro en respuesta a la presencia inesperada de amarillo.

¿Podría ser posible usar nuestros poderes para el bien de polarización? El riesgo de adquirir La degeneración macular relacionada con la edad tiene previamente asociado con baja densidad de pigmento carotenoide en la mácula.

Como AMD es actualmente la principal causa de ceguera en el mundo desarrollado y la búsqueda de una etapa indicador diagnóstico precoz de esta antes de que cualquier pérdida de visión real se incurre es una prioridad de investigación. Es nuestra esperanza que la sensibilidad a la polarización podría utilizarse para investigar y, en última instancia controlar cualquier cambio en la organización de los pigmentos que ocurren en las primeras etapas de esta enfermedad ocular degenerativa. Se necesita más trabajo para evaluar el potencial médico de este tipo de pruebas.

Los pinceles de Haidinger también proporcionan una demostración de la física de la luz y la anatomía del ojo humano. Al quitar la capa polaroid de una pantalla LCD vieja, puede hacer su propia versión simplificada de nuestra prueba; las letras en blanco y negro se convierten en ángulos de polarización contrastados una vez que se retira la película polarizante.

En el congreso de octubre del festival de la ciencia reciente Traté de que la gente hiciera una "prueba del ojo del pulpo" leyendo las letras ocultas usando solo su sensibilidad de polarización. Cayó una tormenta, excepto con un niño pequeño, que estaba aterrorizado por el tocado de pulpo que lo acompañaba. Es hora de trabajar en un súper disfraz menos intimidante.

Sobre el Autor

mcgregor julietteJuliette McGregor es investigadora asociada en la Universidad de Leicester. Sus intereses de investigación son diversos, pero se centran en las imágenes biológicas, tanto en términos del desarrollo de nuevas técnicas de imágenes para uso biológico como de enfoques de obtención de imágenes encontrados en la naturaleza (¡visión!). Este trabajo se basa mucho en la interfaz entre la física y la biología.

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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