自1671年,牛顿在他的光学试验说明中使用了“光谱”这个词以来,科学的发展让人们越来越意识到,人眼可见光的范围极其有限,仅局限于波长范围390到700纳米之间,属于电磁波的一个区间。而在这个庞大家族中,还有很多是肉眼不可见光,比如红外光和紫外光。然而,近日一项研究发现,通过特殊的刺激,可以让人眼在短时间内看到超出正常可见范围的激光。这一瞬间的改变,能给人们带来什么呢?
12月初,美国华盛顿大学圣路易斯医学院合作带领的一支国际科学家小组,利用老鼠和人类的视网膜细胞,以及能够释放红外光脉冲的强大激光,发现当激光高速发送脉冲时,视网膜里的感光细胞有时候能够接收到红外能量的击打。当这一情况发生时,人眼能够检测位于可见光范围以外的光。这项研究始于研究小组里的某些科学家报告称在利用红外激光工作时偶尔会看到绿色闪光。
研究人员根据报告重复进行了据称看到红外光的实验,并分析了不同激光释放出的光,最终发现,脉冲越短的激光越容易被人眼捕捉。在标准视觉里,大量感光色素里的每一个色素会吸收一个光子。而脉冲频率较高的激光的短脉冲里堆积的大量光子使得单一色素一次吸收两个光子变为可能,而两个光子结合的能量足以激活色素从而使得研究人员能够看到正常情况下不可见的光。这项研究结果还是有可能实现的。
因为在视锥细胞中,又分为三类细胞,分别对长、中、短波长的光敏感,即红、绿、蓝三原色。当视锥细胞中的三类细胞同等地受到刺激时,来自各方面的神经冲动在视皮质的综合下即形成白色感觉,其中任一种单独受刺激时,人们便能看到相应的色觉,而当三种物质受到不同比例的合并刺激时,通过三原色叠加比例不同,人们就能看到不同的色彩了。
这项被发表在《美国国家科学院院刊》上的文章称,研究人员已经在研究如何将两分子方法应用于新型检眼镜,它将帮助医师检查病人眼睛内部情况。医生可以通过向病人眼睛照射红外脉冲激光,刺激视网膜部分以了解健康眼睛和患有视网膜疾病,例如黄斑变性的病患眼睛的结构和功能。对于激光用于眼科检查,李耀宇表示赞同:“在进行眼底检查时,一般使用黄光。
但是眼底的某些病变,可能在红色或者绿色激光中更明显,而如果只通过黄光一种手段进行检查,该病变则可能被忽略了。按照这一原理,如果使用红外光进行检查,也可能会查出其他病变。”人类对于不可见光的研究始于1800年。天文学家威廉·赫歇尔借由温度计温度的上升,发现有一种看不到的辐射,其频率低于红色光,进而发现了红外光的存在。一年后,德国的一位物理学家发现了紫外线。
之后,科学家们绞尽脑汁期望捕捉更多人眼不可见的光波。如今,人们已经可以通过仪器观察到超出可见光谱的存在。利用红外图像,军事上可以根据导弹的尾焰进行热追踪。而且,红外光的仪器针对某些特殊目标识别更有效,其在可见光里不明显,但在红外光下,就像是白雪皑皑的环境中有人穿了红衣服一样容易被找到。同样,在温度低的地方,红外光仪器也能很容易就捕捉到热源,而且特殊金属对于红外光的反射也不一样。
当然,科学家们也并不满足于仪器辅助。去年,曾有科研团队发表论文,阐述了一种与上述科学家们利用激光刺激眼睛以看到红外光异曲同工的方法。有个名为“Science for the Masses”的团队开展了利用改变营养吸收的方式提升人类的视力界限,达到近红外线的水平。
这个团队在实验对象的饮食中限制维他命A1摄取量,同时增加维他命A2的吸收,结果实验对象的眼睛开始对850nm和950nm的LED灯闪烁产生反应,也就是说他们的眼睛开始对近红外线有感觉。在那个肉眼不可见的世界,“未必人们会觉得美好。但是有些生物可能本身发出的是红外光,如果眼睛可以捕捉到红外光,那么世界可能会大不一样。”李耀宇说。
电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,具有波粒二象性。电磁波伴随的电场方向,磁场方向,传播方向三者互相垂直,因此电磁波是横波。当其能阶跃迁过辐射临界点,便以光的形式向外辐射,此阶段波体为光子,太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态,电磁波不依靠介质传播,在真空中的传播速度等同于光速。
电磁辐射由低频率到高频率,主要分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。人眼可接收到的电磁辐射,称为可见光(波长380~780nm)。电磁辐射量与温度有关,通常高于绝对零度的物质或粒子都有电磁辐射,温度越高辐射量越大,但大多不能被肉眼观察到。