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眼睛里隐藏的感知

2020-04-06

中国科技教育 2020年11期
关键词:偏振叶黄素色块

你的眼睛能看到颜色和亮度,但除此之外它们还能察觉到一件事。如果采用了正确的方式,许多人不需要眼镜就能辨别出光线是否偏光!

实验条件及材料

● 有液晶显示屏的电脑

活动步骤

(1)在電脑上打开一个只显示白色的窗口。一个简单的方法就是打开一个文本编辑器,比如Notepad或TextEdit。

(2)尽可能大地显示窗口部分(图1)。

(3)放松你的眼睛,然后试着凝视白色的窗口。

(4)慢慢地把头从一边倾斜到另一边,让你的目光一直紧盯着窗口(图2)。过一会儿后,你可能会看到一些模糊的、有些失真的色块(图3)!要有耐心,你可能需要一段时间才能发现它们。

(5)如果你不知道你应该寻找什么,它可能看起来有点像图4中这样。

⊙什么是偏光?

我们的眼睛里有一种叫作视锥细胞的光敏感细胞,它是用来探测颜色的;还有一种视杆细胞,是用来检测光线的明暗程度的。但是光也有一种人类通常看不见的特性,叫作偏振。

光是一种波,这意味着它会在传播的过程中来回波动。有些光的粒子会上下摆动,有些会左右摆动,还有一些甚至会以螺旋的形式传播。

你的电脑屏幕上带有滤镜,可以使光线偏振,这样光线就会向同一个方向传播。正常情况下,人类不会注意到偏振光。但通过本次实验活动揭示出了你隐藏起来的对光偏振的感知!

活动概述

你可能会在本次实验活动中看到颜色,但它们并不是来自电脑屏幕。这种奇怪的现象被称为“海丁格刷(Haidingers brush)”(图4),它发生在你的眼球内部。光线会通过你的瞳孔进入眼睛。然后,光线被投射到你的眼球后部,在那里它会被感光细胞检测到。但在到达这些细胞之前,光线会通过一层血管、神经及其他一些东西。其中之一就是一种被称为叶黄素的色素。当偏振光穿过叶黄素时,就形成了你看到的图案。只是它很模糊,所以很难看到,尤其是当这个图案没有移动的时候!

当你转动头部并保持电脑屏幕不动时,海丁格刷现象呈现的色块就会在你的眼睛后部移动,使它更容易被看到!

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