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电影《超能陆战队》中,未来世界的超级都市旧京山(旧金山+东京)里,一位精通机器人制造技术的小神童阿宏发现,这座充斥高新技术的城市正遭遇着一场犯罪危机,为了拯救家园,他和机器人伙伴大白以及一伙生拉硬凑的菜鸟团队,组成了“超能陆战队”联盟,他们穿上小宏发明的超级战士战斗装备,共同抗击罪恶。
“超能力”与偏振光
在影片中,那些穿上后能使人拥有“超能力”的超级战士战斗装备,让很多影迷艳羡不已,但其实我们也许不必过于艳羡,因为即使是普通人,也能拥有“超能力”,这种能力可以使我们看到一种神秘的光现象――偏振光。
光是一种电磁波,并在平行于传播方向的各个平面上振动;当光只在一个方向上振动时,就会形成偏振光。
动物界中有很多成员都能看到偏振光,如蚂蚁、蜜蜂等,它们能利用天空中的偏振光模式来帮助导航。
实际上,不仅是动物,人类经过一定的训练后,也能看到这些偏振光模式。
“想象用一条跳绳来表示经过空间的光波,”英国布里斯托尔大学的研究助理谢尔比・天普说,“如果左右晃动绳子,那你就创造出了水平的偏振光;如果上下晃动绳子,你就创造出了垂直偏振光。”
“基本上,光是偏振光的混合体,但是有时候,如天空的某些区域,或者你的电脑屏幕以及水面和玻璃面反射的波光,都有一部分的光线在同一方向上振动,因此这些地方会有很强的偏振光。”谢尔比・天普介绍说。
蜜蜂、蚂蚁等动物会利用天空中的偏振光模式来帮助辨别方向。在人类身上,这种能力则表现为“海丁格尔刷”现象,这种奇妙的视觉效应看起来就像一只黄色领结与一只蓝色领结呈十字交叉状。
“海丁格尔刷”
“海丁格尔刷”现象,是由19世纪奥地利生理学家威廉・海丁格尔发现的,这种“刷”看起来就像一对十字交叉的领结,一只浅蓝色,一只浅黄色。蓝色“领结”表示的是偏振光的轴,而黄色则代表与之垂直的方向。两只“领结”会随着偏振方向而转动。
在生活中,如果你盯着电脑的LCD液晶屏、平板电脑或手机屏幕的空白处看大约20秒,然后歪一下头,就会看到浅黄色的“刷子”出现。通过训练,你也可以在与太阳呈90度的蓝色天空中看到浅黄色。不过,这一现象并不会持久,因为你的大脑会马上意识到这并不是真实存在。
在最近的研究中,科学家制作出了特殊的滤镜,其能将偏振光的百分比从0到100进行划分。实验的目的,是找出“海丁格尔刷”能够被识别的最低偏振光比例。
在24位实验者中,平均的偏振光感知阈值是56%。有些人在偏振光比例小于25%的情况下依然能看到“海丁格尔刷”,这虽然还比不上墨鱼的本领,但已经比实验中其他所有的脊椎动物要好得多。
利用能够不断刷新的LCD液晶屏,研究者还成功地对“海丁格尔刷”的动态进行了第一次测量。结果证实,在偏振角度转动时,有些人会看到“翻转效应”。
研究者认为:这一结果显示,人的角膜会显著影响其感知偏振光的能力。不同人的角膜具有不同的光学性质,这或许能解释为什么不同的人对“海丁格尔刷”的观察结果大相径庭。
感知“海丁格尔刷”的能力与覆盖视网膜中心处的一个色素区域有关。这种色素即叶黄素,在视网膜上的黄斑区域呈同心圆样排列着。以往的研究发现,增龄性黄斑变性与黄斑区域的色素密度降低有关。
目前,研究者正在将研究方向转向开发一种扫描设备,以检测出容易患上增龄性黄斑变性的个体――这种疾病也是发展中国家里导致人们失明的最主要原因。(来源:新浪科技责任编辑/余风)
延伸阅读
生活中的偏振光
汽车车灯:汽车夜间在公路上行驶并与对面车辆相遇时,司机通常会关闭大灯,只开小灯,放慢车速,以防因车灯眩目而发生车祸。此时,只需在驾驶室前窗玻璃和车灯的玻璃罩上安装偏振片,使偏振化方向与水平面成45度角,这样司机就只会看到自已车灯的光,而看不到对面车灯的光,从而保证行车安全。
太阳镜:在阳光充足的白天驾车时,从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的阳光常会使眼睛睁不开。此时,只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜,便可挡住部分散射光。
放映立体电影:在放映立体电影时,在两个放像机的镜头上均放置偏振片,使两个偏振片的偏振化方向相互垂直,然后,请观众戴上用偏振片做成的眼镜,并调整左右镜片的偏振化方向分别与左右两个放像机上偏振片的偏振化方向相同,这样就能使观众看到立体影像。
拍摄表面光滑物体:摄像机镜头在拍摄表面光滑的物体,如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面时,常会出现耀斑或反光,这是由于反射光波的干扰而引起的。此时如果加用偏振片,使它的透振方向与反射光的透振方向垂直,就可以减弱反射光而使物体影像更加清晰。
LC D液晶屏:LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间,这两个平面上的槽互相垂直,而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播,所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时,分子便会重新垂直排列,使光线能直射出去,而不发生任何扭转。(来源:本刊资料室)