Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Видимый эффект поляризованного света
Visible effect of polarised light
Щетка Хайдингера, более известная как щетки Хайдингера, – это изображение, создаваемое глазом, энтоптическое явление, впервые описанное австрийским физиком Вильгельмом Карлом фон Хайдингером в 1844 году. Хайдингер наблюдал его, глядя сквозь различные минералы, поляризующие свет. Многие люди способны воспринимать поляризацию света. Щетки Хайдингера можно увидеть как желтоватую горизонтальную полосу или форму галстука-бабочки (с "размытыми" концами, отсюда и название "щетка"), видимую в центре поля зрения на фоне синего неба при взгляде в сторону от солнца, или на любом ярком фоне. Обычно она занимает примерно 3–5 градусов поля зрения, что примерно в два-три раза шире большого пальца, вытянутого на расстоянии руки. Направление поляризации света перпендикулярно желтой полосе (то есть вертикально, если полоса горизонтальна). Между желтыми щетками могут быть видны более слабые синие или пурпурные области (см. иллюстрацию). Щетку Хайдингера также можно увидеть, глядя на белую область на экранах многих ЖК-мониторов (из-за поляризующего эффекта дисплея), в этом случае она часто выглядит диагональной.
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.
Физиологические причины
Щетка Хайдингера обычно объясняется дихроизмом пигмента ксантофилла, содержащегося в желтом пятне. Как описано законами Френеля, поведение и распределение косых лучей в цилиндрической геометрии синих конусов ямки создают внешний дихроизм. Размер щетки соответствует размеру макулы. Предполагается, что дихроизм желтого пятна возникает из-за циркулярной ориентации некоторых его пигментных молекул; (небольшая доля молекул, ориентированных циркулярно, объясняет слабость этого явления). Ксантофильные пигменты, как правило, ориентированы параллельно зрительным нервам, которые (ввиду неровности ямки) почти ортогональны ямке в ее центральной части, но почти параллельны в ее периферической области. В результате, разные области ямки могут быть чувствительны к разным степеням поляризации.
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.
Видеть кисть Хайдингера
Многим людям поначалу трудно увидеть кисть Хайдингера. Она очень слабая, гораздо менее заметная, чем обычно изображают на иллюстрациях, и, как и другие стабильные изображения, имеет тенденцию появляться и исчезать. Её легче всего увидеть, когда её можно заставить двигаться. Поскольку она всегда располагается на макуле, невозможно заставить её двигаться вбок, но можно заставить вращаться, рассматривая белую поверхность через вращающийся поляризатор или медленно наклоняя голову в сторону. Чтобы увидеть кисть Хайдингера, начните с использования поляризатора, например, линзы из поляризующих солнцезащитных очков. Смотрите на равномерно освещенную, однородную поверхность через линзу и вращайте поляризатор. Можно также использовать поляризатор, встроенный в ЖК-экран компьютера. Посмотрите на белую область экрана и медленно наклоните голову (на ЭЛТ-мониторе нет поляризатора, и он не подойдет для этой цели, если не использовать отдельный поляризатор). Она проявляется более отчетливо на синем фоне. С практикой можно увидеть её в естественном поляризованном свете голубого неба. Миннаерт рекомендовал сначала тренироваться с поляризатором, а затем попытаться без него. Области неба с наиболее сильной поляризацией находятся под углом 90 градусов к Солнцу. Миннаерт говорил, что после минуты наблюдения за небом "появится своего рода мраморный эффект, за которым вскоре последует кисть Хайдингера". Он отмечал, что не все наблюдатели видят её одинаково. Одни видят желтый узор сплошным, а синий – прерывистым, как на иллюстрациях на этой странице. Другие видят синий цвет сплошным, а желтый – прерывистым, а третьи видят, как они чередуются.
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.
Использование
Тот факт, что ощущение кисти Хайдингера соответствует зрительному полю макулы, означает, что его можно использовать для тренировки людей смотреть на объекты с помощью макулы. У людей с определенными типами косоглазия может развиться адаптация, при которой они смотрят на объект внимания не фовеей (в центре макулы), а эксцентрической областью сетчатки. Эта адаптация известна как эксцентрическая фиксация. Чтобы помочь человеку научиться смотреть на объект фовеей, а не эксцентрической зоной сетчатки, можно использовать тренировочное устройство. Одно из таких устройств использует вращающуюся поляризованную пластину с яркой белой подсветкой. Надевая голубые очки (для усиления изображения кисти Хайдингера) и окклюдер на другой глаз, пользователь, как ожидается, заметит кисть Хайдингера в области, где его макула соответствует зрительному полю. Цель тренировки – научить пользователя смотреть на тестовый объект таким образом, чтобы кисть Хайдингера перекрывала его (и зритель, таким образом, смотрел на него фовеей). Это необходимо, поскольку здоровая фовея обладает значительно более высоким разрешением, чем любая другая часть сетчатки. Другим диагностическим методом, использующим бирефракционные свойства ткани сетчатки, является сканирование бирефракции сетчатки, которое может применяться при тяжелой амблиопии или при отсутствии сотрудничества со стороны пациента.
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.