Человеческий глаз может видеть «невидимый» инфракрасный свет
Международная команда исследователей под руководством учёных из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружила, что в определённых условиях сетчатка всё же способна ощущать инфракрасный свет.
Используя клетки сетчатки мышей и людей, а также мощные лазеры, излучающие импульсы инфракрасного света, учёные выяснили, что при быстрой пульсации лазерного света светочувствительные клетки сетчатки иногда получают двойную порцию инфракрасной энергии. В этом случае глаз может детектировать свет за пределами видимого спектра.
Исследование было инициировано после того, как учёные в команде сообщили о случайных вспышках зелёного света при работе с инфракрасным лазером.
«Они могли видеть лазерный свет, который находился за пределами нормального видимого диапазона, и нам очень хотелось выяснить, как они смогли ощутить свет, который должен был быть невидимым», — сказал Франс Винберг, один из ведущих авторов исследования.
Учёные экспериментировали с лазерными импульсами разной длительности, которые доставляли одинаковое общее количество фотонов, и обнаружили, что чем короче импульс, тем больше вероятность, что человек сможет его увидеть. Существование этих коротких импульсов было ключевым для возможности видеть невидимый свет.
Механизм явления:
В стандартном зрении каждый из множества фотопигментов поглощает один фотон. Однако упаковка множества фотонов в короткий импульс быстро пульсирующего лазерного света делает возможным поглощение двух фотонов одновременно одним фотопигментом. Совокупная энергия двух частиц света достаточна для активации пигмента и позволяет глазу видеть то, что в норме невидимо.
«Если молекула пигмента в сетчатке будет поражена в быстрой последовательности парой фотонов длиной 1000 нанометров, эти световые частицы доставят столько же энергии, как и один удар от фотона длиной 500 нанометров, который хорошо находится в видимом спектре. Вот как мы можем его видеть», — объяснил старший исследователь Владимир Дж. Кефалов.
Хотя исследователи первыми сообщают, что глаз может ощущать свет через этот механизм, идея использования менее мощного лазерного света для визуализации не нова (например, двухфотонный микроскоп).
Учёные уже работают над способами использования двухфотонного подхода в новом типе офтальмоскопа. Идея заключается в том, что, направляя пульсирующий инфракрасный лазер в глаз, врачи смогут стимулировать части сетчатки, чтобы больше узнать о её структуре и функции как у здоровых людей, так и у пациентов с заболеваниями сетчатки, такими как макулодистрофия.
Результаты опубликованы 1 декабря в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Online Early Edition.