Har du nogensinde tænkt dig at have en supermagt? Noget du kan ringe til, når du har brug for det, for at give dig ekstra information om verden? OK, det er ikke røntgensyn, men dine øjne har evner, som du måske ikke er opmærksom på.

Vi er alle fortrolige med farve og lysstyrke, men der er en tredje egenskab af lys - "polarisationen", der fortæller os, i hvilken retning lysbølgerne svinger. Dyr, som bier og myrer, bruger polariseringsmønstrene på himlen som navigationshjælpemiddel. Men få mennesker, selv i det videnskabelige samfund, er opmærksomme på, at mennesker kan opfatte lysets polarisering med det blotte øje.

In forskning vi har netop offentliggjort i Proceedings of the Royal Society B, vi brugte et eksperiment, der oprindeligt var designet til at teste de visuelle evner hos blæksprutter og blæksprutter til at undersøge vores menneskelige evne til at opfatte dette polariserede lys.

Vi bruger allerede polariseret lys

Forestil dig, at et springtov er en lysbølge, der rejser gennem rummet. Hvis du bevæger rebet fra side til side, er den bølge, du laver, vandret polariseret. Men hvis du ryster det op og ned, opretter du en lodret polariseret bølge. Generelt er lys en blanding af polariseringer, men nogle gange - for eksempel i dele af himlen, på din computerskærm og i refleksioner fra vand eller glas - svinger en stor procentdel af bølgerne i samme retning. Dette lys beskrives som værende stærkt polariseret.

Du er sandsynligvis stødt på teknologi, der er bygget omkring polariseret lys før. For eksempel "Polaroid" solbriller arbejde ved blokering af polariseret lys, der reflekteres fra skinnende overflader såsom bilhjelm eller vandoverfladen. Dette er muligt, fordi lys, der reflekteres i vores øjne fra vandrette overflader, er vandret polariseret, og solbrillerne har en struktur som et hegn, så de kun slipper lodrette polariserede svingninger ind og blokerer de vandret polariserede lyse refleksioner. Polariseret lys er kernen i moderne 3D-biograf- og LCD-computerskærme, smartphones og tablets.

Så hvis polariseret lys faktisk er ret almindeligt udendørs, i dit hjem og på dit kontor - hvordan kommer du ikke til at bemærke noget specielt før nu?

Haidinger's Pensler

Mennesker opfatter polariseret lys ved hjælp af "Haidinger's børster", en subtil visuel effekt, der ser ud som en gul slips i ret vinkel på polariseringsvinklen. Du kan også se en blålig slips vinkelret på den gule. Effekten stammer fra selve øjet og er ikke et billede af et rigtigt eksternt objekt, så Haidingers børster falmer normalt om et par sekunder, når din hjerne behandler dem. Dette er en af ​​grundene til, at kun få mennesker bemærker dem dagligt, og hvorfor de tidligere har været ret vanskelige at studere.

Ved at bruge LCD-skærme, der er i stand til konstant at opdatere effekten, var vi i stand til at foretage de første målinger af dynamikken i Haidingers børster, hvilket bekræfter forudsigelsen om, at nogle individer vil opleve flue-slipsens retning til "flip-flop" som polarisering vinklen roteres.

Vores resultater viser, at din hornhinde dramatisk kan påvirke, hvordan du opfatter polariseret lys. Da hornhindens optiske egenskaber varierer mellem individer, kan det også forklare, hvorfor folk ofte rapporterer om deres oplevelse af at se Haidinger børster anderledes.

For at se Haidingers børster for dig selv skal du se på en tom hvid del af en LCD-skærm på en computer, tablet eller telefon. Vip hovedet fra side til side, og svage gule og blå butterfly, lidt større end tommelfingeren, skulle blive synlige. Med praksis kan du så se dem i de blå dele af himlen 90 grader fra solen, især ved solopgang og solnedgang.

Skylight-polarisationsmønstre forårsaget af lysspredning i atmosfæren er sådan, at den gule butterflys lange akse peger omtrent mod solen.

Hvad sker der i hjernen

In tidligere undersøgelser LCD-skærme er blevet brugt til at teste polarisationsfølsomhed i vandorganismer. Vores undersøgelse testede grænserne for menneskelig polarisationsfølsomhed og udviklede specielle filtre til at variere procentdelen af ​​polariseret lys, der når øjet fra 0% til 100%.

Dette var for at etablere den mindste procentvise polarisering, ved hvilken Haidingers børster kunne detekteres. Blandt 24 personer var den gennemsnitlige tærskel for polarisationsfølsomhed 56%. Nogle mennesker kunne stadig se Haidingers børster, når lyset var mindre end 25% polariseret - ikke helt så godt som blæksprutte, men stadig bedre end nogen andre hvirveldyr, der er testet til dato.

Evnen til at se Haidingers børster skyldes cirkulær symmetrisk organisering af carotenoidpigmenter i makulaen (et område, der dækker og beskytter den centrale del af nethinden). Blåt lys, der svinger parallelt med disse pigmentmolekyler, absorberes stærkt. Hvidt lys, der er forarmet i blåt, ser gult ud, hvilket forklarer den gule butterfly-effekt. De blå dele af børsterne antages at genereres af hjernen som reaktion på den uventede tilstedeværelse af gul.

Kan det være muligt at bruge vores polariseringsevner til det gode? Risikoen for at erhverve aldersrelateret makuladegeneration har tidligere været tilknyttet med lav carotenoid pigmentdensitet i makulaen.

Da AMD i øjeblikket er den største årsag til blindhed i den udviklede verden, og det er en forskningsprioritet at finde en diagnostisk indikator på et tidligt stadium, inden der faktisk opstår synstab. Det er vores håb, at polarisationsfølsomhed kan bruges til at undersøge og i sidste ende overvåge ændringer i organiseringen af ​​pigmenterne, der sker i de tidlige stadier af denne degenerative øjentilstand. Der er behov for mere arbejde for at vurdere det medicinske potentiale ved denne type tests.

Haidingers børster giver også en demonstration af lysets fysik og det menneskelige øjes anatomi. Ved at tage polaroidlaget fra en gammel LCD-skærm kan du lave din egen forenklede version af vores test; sorte og hvide bogstaver bliver til kontrasterende polarisationsvinkler, når den polariserende film er fjernet.

Ved en nyere science festival Jeg forsøgte at få folk til at tage en "blæksprutteøjentest" ved at læse de skjulte bogstaver ved hjælp af deres polarisationsfølsomhed alene. Det gik i storm, undtagen med en lille dreng, der var bange for det medfølgende blækspruttehovedbeklædning. Tid til at arbejde på et mindre skræmmende superdragt.

Om forfatteren

Juliette McGregor er forskningsassistent ved University of Leicester. Hendes forskningsinteresser er forskellige, men er centreret om biologisk billeddannelse, både hvad angår udviklingen af ​​nye billeddannelsesteknikker til biologisk brug og tilgange til billeddannelse, der findes i naturen (vision!). Dette arbejde ligger meget ved grænsefladen mellem fysik og biologi.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.