Kiedy i jak widzimy podczerwień? Opisano jasność widzenia “niewidzialnych” fotonów

Adobe Stock
Adobe Stock

Są sytuacje, w których ludzkie oko wychwytuje niezauważalne zazwyczaj promieniowanie podczerwone. Naukowcy z warszawskiego ICTER opracowali metodę oceniania jasności uzyskiwanej w tym tzw. widzeniu dwufotonowym. Otwiera to - ich zdaniem - nowe perspektywy dla diagnostyki okulistycznej i technik wirtualnej rzeczywistości.

Promieniowanie podczerwone jest zwykle niewidoczne dla ludzkiego oka. To dlatego nie widzimy światełka diody w pilocie do telewizora, a żeby widzieć w ciemności - przydają się nam noktowizory, termowizory i kamery IR. Od tej reguły są jednak pewne odstępstwa.

Dekadę temu międzynarodowy zespół kierowany przez Polaków pokazał, że człowiek widzi superkrótkie impulsy lasera z zakresu bliskiej podczerwieni. Takie błyski - w zależności od długości użytej w doświadczeniu fali - mogą wydawać się np. zielone lub niebieskie. To nieznane wcześniej zjawisko określono mianem widzenia dwufotonowego.

Fot. dr Karol Karnowski

Polacy w ramach Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER) pracują nad wykorzystaniem tego rozwiązania w praktyce - np. w zaawansowanych badaniach diagnostycznych, szczególnie w neurologii i okulistyce, gdzie impulsy podczerwone pozwalają na bezpieczne monitorowanie funkcji wzrokowych bez konieczności użycia bardziej inwazyjnego światła widzialnego. Z drugiej strony widzenie dwufotonowe umożliwia tworzenie nowych, realistycznych doznań wizualnych w interakcji z obrazami wirtualnymi (VR/AR).

Zanim jednak zastosowania trafią na rynek - trzeba jeszcze umieć określić standardy w emisji takich “niewidzialnych fotonów” i obiektywnie ocenić to, jak intensywne wydaje się światło podczas takiego doświadczenia. Dotąd zaś wiadomo było, jak to zrobić tylko w przypadku światła widzialnego.

Naukowcy ICTER pokazali więc, jak określić wartość luminancji dla podczerwieni. Dzięki temu podejściu możliwe było powiązanie luminacji bodźców dwufotonowych z nową wielkością fizyczną związaną z postrzeganą jasnością: dwufotonowym natężeniem oświetlenia siatkówki. O badaniach poinformowali przedstawciele ICTER w przesłanym PAP komunikacie.

JAK DZIAŁA WIDZENIE DWUFOTONOWE?

Fotony promieniowania podczerwonego mają sporą długość fali, a w związku z tym ich energia jest za mała, aby pobudzić receptory w ludzkim oku. Dopiero impulsy o większej energii oddziałują z cząsteczkami w siatkówce. A dzięki temu uzyskujemy wrażenie kolorów - od czerwonego (długość fali ok. 780 nm) do fioletowej (ok. 380 nm). Bywa jednak tak, że dwa fotony promieniowania podczerwonego “łączą siły” i oba jednocześnie pochłaniane są przez siatkówkę oka. To odbierane jest z kolei jako impuls z fotonu o dwa razy większej energii (i dwa razy mniejszej częstotliwości), a więc już z zakresu światła widzialnego. W ten sposób “niewidzialne dotąd fotony zyskują w naszych oczach całkiem realny kolor.

Wyniki badań naukowców z ICTER dr inż. Katarzyny Komar i prof. Macieja Wojtkowskiego z udziałem doktorantki Oliwii Kaczkoś opublikowano w Biomedical Optics Express.

Dzięki przeprowadzonym pomiarom, naukowcy byli w stanie wykazać związek między mocą wiązki podczerwieni a mocą wiązki widzialnej, która została subiektywnie dostosowana tak, aby obie były postrzegane jako mające tę samą luminancję. W ten sposób udało się określić subiektywną luminancję bodźców podczerwonych przy użyciu jednostek fotometrycznych (cd/m2). Wyniki te podkreślają nieliniową naturę widzenia dwufotonowego, co jest zgodne z poprzednimi badaniami.

Fot. dr Karol Karnowski

“Nowe podejście umożliwi m.in. porównanie jasności bodźców dwufotonowych z tradycyjnymi wyświetlaczami bazującymi na standardowym, jednofotonowym widzeniu” - mówi Oliwia Kaczkoś, doktorantka ICTER i optometrystka, główna autorka badań.

Oryginalny artykuł na stronie IChF PAN.

PAP - Nauka w Polsce

lt/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj także

  • Elektrodepozycja filmu nanocząstek PtNi przy użyciu techniki in-situ w komórce przepływowej w transmisyjnym mikroskopie elektronowym podczas cyklicznej woltametrii. Wiązka elektronów (tu oznaczona na zielono) oświetla elektrodę (oznaczoną na pomarańczowo), zanurzoną w roztworze soli platyny i niklu, umożliwiając obrazowanie wzrostu nanocząstek PtNi (kolor szary) na elektrodzie. Grubość filmu wzrasta z każdym cyklem i po czwartym cyklu zaobserwowano wzrost rozgałęzionych i porowatych struktur. Projekt okładki/ilustracji: Weronika Wojtowicz, tło z wodą pobrane z https://pl.freepik.com

    Narodziny nanostruktury na filmie. Ujawniono sekrety elektrodepozycji

  • Fizyk, profesor nadzwyczajny naukowy Konrad Banaszek (amb) PAP/Marcin Obara

    Fizyk: gra o technologie kwantowe już się toczy. Wykorzystamy szansę, czy ją stracimy?

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

newsletter

Zapraszamy do zapisania się do naszego newslettera