Как физики выяснили, что необходимо для восприятия инфракрасного излучения человеком

При наличии определенных обстоятельств наши глаза могут воспринимать излучение в ближней инфракрасной области спектра. В этом случае сетчатка начинает функционировать как фотодетектор с нелинейными свойствами.

Процесс зрения начинается с поглощения фотонов фоторецепторами, расположенными в сетчатке глаза. Человеческий глаз способен воспринимать излучение в пределах видимого спектра, что соответствует фотонам с длиной волны от 380 до 780 нанометров. В глаза также попадают частицы с иными характеристиками, однако в большинстве случаев организм не способен обрабатывать эти сигналы.

В особых условиях люди могут видеть инфракрасное излучение. Это следствие явления двухфотонного поглощения — пигмент родопсин может поглотить одновременно два фотона из инфракрасного спектра. Их совместной энергии хватает чтобы глаз мог зарегистрировать это как видимый свет. Человек увидит зеленую вспышку из-за воздействия инфракрасного излучения.

Читать также:  Физики утверждают: для полного измерения Вселенной хватит одной секунды

Инфракрасные лазеры помогли учёным обнаружить новый эффект. Польские физики в своём исследовании установили, что двухфотонное зрение напрямую связано с диаметром лазерного луча и точностью его фокусировки на сетчатке глаза. Работа опубликована в журнале Optics Letters.

Двухфотонное зрение принципиально отличается от обычного. В видимом спектре ключевым фактором является число фотонов, тогда как в ближнем инфракрасном — интенсивность, то есть энергия, приходящаяся на единицу площади. С увеличением интенсивности возрастает вероятность двухфотонного поглощения.

Для определения воздействия фокуса и диаметра светового пучка, исследователи привлекли трех добровольцев. Эксперименты проводились на их доминирующем глазу с расширенными зрачками, при этом возможность самостоятельной фокусировки глаза была временно ограничена. Параметры экспериментальной установки корректировались с учетом индивидуальных особенностей зрения каждого участника. Ученые применяли импульсы с длиной волны 520 нанометров (зеленый цвет) и 1040 нанометров (невидимый, ближний инфракрасный диапазон). Волонтеры смотрели на определенную точку и нажимали на кнопку, когда видели вспышку света. Физики следили, как волонтеры видят лазерные импульсы при разном диаметре пучка и изменяющейся степени расфокусировки в темноте и освещенной зеленым светом среде.

Читать также:  Китайские исследователи создали эффективный светодиод на основе экологически чистого соединения меди.

Все участники эксперимента наблюдали оба лазера. Для инфракрасного зрения размер пучка играл важную роль, но не оказывал влияния на обнаружение вспышек в видимом спектре. Размытие изображения в видимом диапазоне приводит к снижению его резкости, а в инфракрасном – к полной утрате сигнала. Уменьшение диаметра лазерного пучка позволяет увеличить степень его расфокусировки, при которой человек еще видит инфракрасные вспышки.

По мнению исследователей, полученные ими результаты позволят создавать дисплеи и сенсоры нового поколения, а также способствуют развитию методов диагностики зрения, использующих двухфотонное поглощение.