Жарық поляризациясының көрінетін әсері: Хайдингер щеткасы – көздің құбылысы. Көк аспанда немесе жарқын фонға қарағанда сарғыш түсті жолақтарды байқауға болады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Поляризацияланған жарықтың көрінетін әсері
Visible effect of polarised light
Хайдингердің щеткасы, көбінесе Хайдингердің щеткалары деп аталады, – бұл көз тудыратын бейне, энтоптикалық құбылыс. Оны алғаш рет 1844 жылы австриялық физик Вильгельм Карл фон Хайдингер сипаттаған. Хайдингер жарықты поляризациялайтын әртүрлі минералдарды қарағанда оны байқаған. Көптеген адамдар жарықтың поляризациясын сезе алады. Хайдингердің щеткалары сары түсті көлденең жолақ немесе бабочка пішінінде ("бұлыңғыр" ұштары болғандықтан "щетка" деп аталған) күнге қарсы қарағанда көк аспанға қарсы немесе кез келген жарық фонға қарсы көру өрісінің ортасында көрінеді. Ол көбінесе 3–5 градус көруді алып, қолды бір қарықты созып ұстаған бармақтың енінен екі-үш есе кең болады. Жарық поляризациясының бағыты сары жолаққа перпендикуляр (яғни, жолақ көлденең болса, тік). Сары щеткалардың арасында ақшыл көгілдір немесе күлгілт аймақтар көрінуі мүмкін (суретті қараңыз). Хайдингердің щеткасын көптеген LCD жазық панельді компьютер экранындағы ақ аймаққа қарап (экраның поляризациялық әсерінен) байқауға болады, мұндай жағдайда ол көбінесе диагональды болады.
Haidinger's brush, more commonly known as Haidinger's brushes is an image produced by the eye, an entoptic phenomenon, first described by Austrian physicist Wilhelm Karl von Haidinger in 1844. Haidinger saw it when he looked through various minerals that polarized light. Many people are able to perceive polarization of light. Haidinger's brushes may be seen as a yellowish horizontal bar or bow tie shape (with "fuzzy" ends, hence the name "brush") visible in the center of the visual field against the blue sky viewed while facing away from the sun, or on any bright background. It typically occupies roughly 3–5 degrees of vision, about twice or three times the width of one's thumb held at arm's length. The direction of light polarization is perpendicular to the yellow bar (i. e., vertical if the bar is horizontal). Fainter bluish or purplish areas may be visible between the yellow brushes (see illustration). Haidinger's brush may also be seen by looking at a white area on many LCD flat panel computer screens (due to the polarization effect of the display), in which case it is often diagonal.
Физиологиялық себептері
Хайдингердің щеткасы көбінесе макула лютеяда табылған ксантофилл пигментінің дихроизмімен байланыстырылады. Френель заңдарында сипатталғандай, фовеальді көк конустардың цилиндрлі геометриясындағы көлбеу сәулелердің мінез-құлқы мен таралуы сыртқы дихроизмді тудырады. Щетканың мөлшері макуланың мөлшерімен сәйкес келеді. Макуланың дихроизмі оның кейбір пигмент молекулаларының шеңберлі орналасуынан туындайды деп саналады; (шеңберлі орналасқан молекулалардың шағын үлесі құбылыстың әлсіздігін түсіндіреді.) Ксантофилл пигменттері көру жүйкелеріне параллель болады, сондықтан (фовея тегіс болмағандықтан) оның орталық бөлігінде фовеяға перпендикуляр, ал сыртқы аймағында дерлік параллель болады. Нәтижесінде, фовеяның екі әртүрлі аймағы поляризацияның екі әртүрлі деңгейіне сезімтал болуы мүмкін.
Haidinger's brush is usually attributed to the dichroism of the xanthophyll pigment found in the macula lutea. As described by the Fresnel laws, the behavior and distribution of oblique rays in the cylindrical geometry of the foveal blue cones produce an extrinsic dichroism. The size of the brush is consistent with the size of the macula. It is thought that the macula's dichroism arises from some of its pigment molecules being arranged circularly; (the small proportion of circularly arranged molecules accounts for the faintness of the phenomenon.) Xanthophyll pigments tend to be parallel to visive nerves that (because the fovea is not flat), are almost orthogonal to the fovea in its central part but nearly parallel in its outer region. As a result, two different areas of the fovea can be sensitive to two different degrees of polarization.
Хайдингердің қылтасын көру
Көптеген адамдар Хайдингердің қылқаламын бастапқыда көру қиын. Ол өте әлсіз, әдетте суреттерде көрсетілгеннен әлдеқайда нашар және басқа тұрақтандырылған бейнелер сияқты пайда болып, жоғалуға бейім. Оны қозғалту мүмкін болған кезде көру оңай. Ол әрқашан макулада орналасқандықтан, оны бүйірлік қозғалтуға болмайды, бірақ оны айналдыруға болады, айналатын поляризатор арқылы ақ бетті қарап немесе басты біртіндеп бір жаққа иіп. Хайдингердің қылқаламын көру үшін поляризаторды пайдаланыңыз, мысалы поляризациялық көзілдіріктің линзасын. Линза арқылы тегіс жарықтандырылған, текстурасы жоқ бетке қараңыз және поляризаторды айналдырыңыз. Компьютердің ЖК экранына енгізілген поляризаторды пайдалануға болады. Экрандағы ақ бөлігіне қарап, басты баяу иілтіңіз (CRT мониторда поляризатор жоқ, егер бөлек поляризатор қолданылмаса, бұл мақсатқа жұмыс істемейді). Көк түсті фонда оны анық көруге болады. Практикамен, оны көк аспанның табиғи поляризацияланған жарығында көруге болады. Минарт алдымен поляризатормен жаттығуды, содан кейін онысыз жасауды ұсынды. Аспанның ең күшті поляризацияланған аймақтары күннен 90 градусқа қашықтықта орналасқан. Минарттың айтуынша, аспанға бір минут қарағаннан кейін "бір түрлі мәрмәр тәрізді эффект пайда болады. Одан кейін Хайдингердің қылқаламы пайда болады". Ол барлық бақылаушылардың оны бірдей көре бермейтінін айтты. Кейбіреулер сары үлгіні тұтас, ал көк үлгіні үзіліспен көреді, мысалы осы беттегі суреттерде көрсетілгендей. Ал кейбіреулер көк түсті тұтас, ал сарыны үзіліспен көреді, ал кейбіреулер екі күйдің арасында ауысып тұрады.
Many people find it difficult to see Haidinger's brush initially. It is very faint, much more so than generally indicated in illustrations, and, like other stabilized images, tends to appear and disappear. It is most easily seen when it can be made to move. Because it is always positioned on the macula, there is no way to make it move laterally, but it can be made to rotate, by viewing a white surface through a rotating polarizer, or by slowly tilting one's head to one side. To see Haidinger's brush, start by using a polarizer, such as a lens from a pair of polarizing sunglasses. Gaze at an evenly lit, textureless surface through the lens and rotate the polarizer. An option is to use the polarizer built into a computer's LCD screen. Look at a white area on the screen, and slowly tilt the head (a CRT monitor has no polarizer, and will not work for this purpose unless a separate polarizer is used). It appears with more distinctness against a blue background. With practice, it is possible to see it in the naturally polarized light of a blue sky. Minnaert recommended practicing first with a polarizer, then trying it without. The areas of the sky with the strongest polarization are those 90 degrees away from the sun. Minnaert said that after a minute of gazing at the sky, "a kind of marble effect will appear. This is followed shortly by Haidinger's brush." He commented that not all observers see it in the same way. Some see the yellow pattern as solid and the blue pattern as interrupted, as in the illustrations on this page. Some see the blue as solid and the yellow as interrupted, and some see it alternating between the two states.
Қолдану
Хайдингер щеткасының сезімі макуланың көру өрісімен сәйкес келуі, оны адамдарды макула арқылы нысандарға қарауға үйретуде пайдалануға мүмкіндік береді. Белгілі бір түрдегі шалықаюға (страбизм) шалдыққан адамдар бейімделу кезеңінен өтіп, назар аударатын нысанға фовеясымен (макуланың ортасы) емес, торшаның эксцентрлі аймағымен қарауға бастайды. Бұл бейімделу эксцентрлі фиксация деп аталады. Адамды эксцентрлі торлы аймақ емес, фовеясымен нысанды қарауға үйрету үшін жаттығу құралын қолдануға болады. Мұндай құралдардың бірі – айналмалы поляризациялық пластина, артынан жарқын ақ жарық шығарылады. Көк көзілдірік (Хайдингер щеткасының бейнесін күшейту үшін) киіп, екінші көзді окклюдермен жауып, пайдаланушы макуласы көру өрісімен сәйкес келетін жерде Хайдингер щеткасын байқауға тырысады. Жаттығудың мақсаты – пайдаланушының сынақ нысанына Хайдингер щеткасы түсірілгендей қарауға үйренуі (сонда көрермен енді оған фовеясымен қарайды). Мұндай жаттығудың себебі – сау фовеяның ажыратымдылығы торшаның басқа бөліктерінен әлдеқайда жоғары. Торшаның бирефракциялық қасиеттерін пайдаланатын тағы бір диагностикалық әдіс – торшаның бирефракциялық сканирлеуі, ол ауыр амблиопия жағдайында немесе маманға пациенттен ынтымақтастық болмаған кезде қолданылады.
The fact that the sensation of Haidinger's brush corresponds with the visual field of the macula means that it can be utilised in training people to look at objects with their macula. People with certain types of strabismus may undergo an adaptation whereupon they look at the object of attention not with their fovea (at the centre of the macula) but with an eccentric region of the retina. This adaptation is known as eccentric fixation. To aid in training a person to look at an object with their fovea rather than their eccentric retinal zone, a training device can be used. One such apparatus utilises a rotating polarised plate backlit with a bright white light. Wearing blue spectacles (to enhance the Haidinger's brush image) and an occluder over the other eye, the user will hopefully notice the Haidinger's brush where their macula correlates with their visual field. The goal of the training is for the user to learn to look at the test object in such a way that the Haidinger's brush overlaps the test object (and the viewer is thus now looking at it with their fovea). The reason for such training is that the healthy fovea is far greater in its resolving power than any other part of the retina. Another diagnostic method that utilises birefringent properties of the retinal tissue is retinal birefringence scanning, that can be used in case of severe amblyopia or when the specialist lacks a cooperation from the patient.