谁说肉眼看不见红外线?
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图片说明:人眼可以看见波长在可见光谱范围内的光线。而诸如红外线和紫外线等其它波长的光线,人眼是看不见的。华盛顿大学(Washington University)的科学家发现,在特定条件下,人眼可以看见红外线。图片来源:Sara Dickherber
 
所有的教科书都说红外线是不可见的。因为红外光波像X射线和无线电波一样在可见光光谱之外。但是华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的科学家领导的全球性研究发现,在特定条件下,视网膜可以感受到红外线。
 
利用小鼠和人类的视网膜细胞以及发射红外光脉冲的强大激光器,研究者发现,当激光器快速发射红外光脉冲时,视网膜中的感光细胞有时会吸收双倍的红外能量,这时,人眼就能看见可见光谱之外的光。
 
华盛顿大学眼科和视觉科学系(Department of Ophthalmology and Visual Sciences)副教授、高级研究员Vladimir J Kefalov说:“我们正在试图使用实验成果开发新的工具。医生不仅能用这个工具检查眼睛,还能用它刺激视网膜的特定部位来检查视网膜是否正常。我们希望这个发现最终能投入实际应用。”
 
该发现刊登于2014年12月1日的Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)网络版。合作者包括来自克利夫兰、波兰、瑞士和挪威的科学家。
 
该研究的一位科学家报告说在使用红外线时偶尔会看见有绿光闪烁,遂启动该项研究。不同于在教室用的激光笔或激光玩具,科学家使用的强大红外激光器发射的光波人眼本该是看不见的。
 
图片说明:FransVinberg博士(左)和Vladimir J. Kefalov博士坐在他们开发的工具前,用这个工具他们能够探测视网膜细胞和光色素分子的感光反应。图片来源:Robert Boston
 
研究的第一作者之一、华盛顿大学眼科及视觉科学系博士后研究员Frans Vinberg博士说:“他们能看见正常可见光范围之外的激光,所以我们想知道他们如何感受这些本应不可见的光。”
 
Vinberg、Kefalov和同事们一起翻阅了可见红外光的科学文献和报告。他们重复了以前使红外线变得可见的实验,并且分析了多个激光器发射的光线,希望能找出红外线变得可见的方法和原因。
 
Vinberg解释道:“我们使用持续时间不同但传送同样数量光子的激光脉冲进行实验,发现脉冲越短,越有可能被人眼看见。虽然脉冲的长短差异很小,肉眼不会察觉,但有一些脉冲能让人看见不可见光。”
 
通常来说,视网膜吸收被称为光子的光粒子,然后产生光色素分子,光色素分子把光转化为视觉。标准视觉下,大量光色素只能吸收一个光子。
 
用快速脉冲激光的短脉冲传送大量光子可以使单个光色素一次吸收两个光子。两个光粒子的能量足以激活色素,让眼睛看到本不可见的光线。
 
Kefalov说:“可见光谱包括波长在400到720纳米的光,但是如果向视网膜中的色素连续快速地投射两个波长为1000纳米的光子,那么这些光子传递的能量与一个波长为500纳米的光子一次投射的能量相同,而这种光子在可见光谱范围内,这就是我们能看见这种光的原因。”
 
虽然研究人员首次发现人眼能通过这种机制看见本不可见的光线,但使用较弱的激光使物体可见却并不新奇。例如,双光子显微镜使用激光发现组织深层的荧光分子。研究人员还说,他们正在研究将双光子应用于新型检眼镜的方法,医生能用这种检眼镜检查眼睛内部。
 
理想的方法是向眼睛照射红外激光脉冲,刺激部分视网膜,供医生研究健康眼睛的视网膜结构和功能,以及例如黄斑变性之类的视网膜疾病。(科学之家,译审:JY Chen)   
文章来源: http://phys.org/news/2014-12-human-eye-invisible-infrared.html
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相关文献

 
Palczewska G, Vinberg F, Stremplewski P, Bircher MP, Salom D, Komar K, Zhang J, Cascell M, Wojtkowski M, Kefalov VJ, Palczewski K. PNAS Online Early Edition, Dec. 1, 2014 www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1410162111

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