¿Reacciona el ojo humano ante un único fotón?

¿Podemos solamente con nuestros ojos distinguir la unidad más pequeña posible de energía luminosa, un fotón? La respuesta es: sí… y no.
Hace tiempo escribí sobre cómo se forma la imagen en la retina, la parte posterior del ojo. Para el tema de hoy hace falta entrar un poco más en detalle.
En la retina hay dos tipos de células sensibles a la luz, los conos y los bastones. Ambos se ven en esta imagen de un corte transversal de la retina:

Los bastones son sensibles a la luz en un amplio ancho de banda (del verde al azul), sin hacer distinciones, mientras que existen tres tipos de conos, cada tipo caracterizado por ser más sensible a la luz en una de tres bandas de longitudes de onda: rojo, verde y azul.
Yéndonos al principio más básico de cómo estas células son capaces de detectar la luz llegamos a la interacción de naturaleza cuántica en la que un electrón absorbe un fotón y sube a una órbita superior (“estado excitado”).
En determinadas moléculas de los conos y bastones, la rodopsina, este hecho se utiliza de desencadenante de un proceso por el que se acaba generando un pulso eléctrico que se transmite por los nervios ópticos hasta la parte posterior del cerebro.
La proteina Rodopsina, entre las paredes celulares, y la transducina que “amplifica” la detección de fotones en la rodopsina.
Por lo tanto, a nivel físico fundamental está claro que podría ser posible detectar un solo fotón, si la eficiencia de las células receptoras fuese tal que amplificaran ese minúsculo cambio hasta el nivel de excitar las neurones del nervio, y si esa señal llegase hasta el nivel “consciente” de la visión en el cerebro.
Ahora bien, la vista funciona básicamente en dos modos: en situaciones de “plena luz del día” tanto los conos como los bastones funcionan a pleno rendimiento en lo que se llama visión fotócopica fotópica, en la que somos plenamente sensibles a los colores del mundo.
En cambio, cuando hay muy poca intensidad luminosa, como en plena noche, se da lo que se llama visión escotópica, en la que los conos se revelan como unos muy pobres detectores de luz y prácticamente solo vemos con los bastones. Una vez expuestos a la oscuridad, además de abrirse al máximo el iris, comienzan unos cambios químicos en la retina que hacen que, tras 30 minutos, los bastones sean 10000 veces más sensibles que los conos.
Por lo tanto, si buscamos detectar un solo fotón, debemos mirar a los bastones. Los primeros que aparentemente hicieron una prueba científica al respecto fueron Hecht, Schlaer y Pirenne en un experimento en 1942. Colocaron a unos voluntarios en una habitación oscura durante 30 minutos para que sus ojos se adaptaran al máximo a la oscuridad, y usaron una pequeña fuente de luz colocada estratégicamente para que incidiera en la fóvea (la parte más sensible de la retina).
Sus resultados: calcularon que para tener un 60% de probabilidades de detectar conscientemente la luz hacían falta 90 fotones entrando en el ojo. Ahora bien, solo el 10% de los que entran en el ojo llegan realmente a la retina, es decir, unos 9 fotones, que a su vez se repartieron en una área donde habría unos 350 bastones.
Es decir: , las células del ojo son tan eficaces que detectan fotones individuales. Pero no, no se es consciente de la luz a menos que llegue una ráfaga de varios fotones en un tiempo suficientemente corto en una área pequeña de la retina.
Este último filtro sin embargo lo realiza el cerebro, supuestamente como adaptación para ver mejor en la oscuridad ya que si fueramos conscientes de cada uno de los “flashes” de fotones individuales veríamos con mucho ruido en la oscuridad.
Fuentes: 1 2 3 4

Share

Publicado en: Curiosidades, Física Etiquetado con: ,
  • Anonymous

    Visión fotópica es la traducción usual.
    Gracias por el esfuerzo.

  • http://www.blogger.com/profile/00036857636549192071 Loquemesaledelboquino

    Muy interesante este post ^^

  • http://www.blogger.com/profile/08501504013912850705 Rodrigo B

    Hola muy interesante el tema, estoy investigando el tema de la vision de fotones con el ojo humano, esta investigacion me surgio por experiencia propia, porque un dia relajado en cuerpo y mente meditando pude ver algo, aclaro no soy experto en nada, n imonje ni cientifico jeje, solo he practicado un poco de meditación en casa.Empece a ver en la ventana de mi casa justo sobre el vidrio, una especie de miles de puntos brillantes en el aire, son muy pequeños y de color luz blanca brillante, como las estrellas, pero solo lo veo a la luz del dia o a la noche con una luz artificial como en un foco. creo que estoy viendo fotones o algo parecido con mis ojos, no se como se llaman o que son, sera eter luminoso?, pero debo aclarar que debo estar concentrado y relajado para verlos, agitado mentalmente no se pueden ver. giran a una velocidad determinada que el ojo puede ver pero de repente o saltan o se pierden, son veloces y es un giro casi circular, no termino de ver el trayecto completo de una particula porque hay muchisimas en el aire y se me pierden. otra cosa que observe es que llendo en colectivo, mirando por la ventana a una velocidad de 80 km/h, tambien puede observar esas particulas cerca al vidrio y no parecian influirse por la velocidad del coche, como si estuvieran alli pero en otra dimension que no se choca con la nuestra.com oexplicarlo, los he visto detras de un vidrio pero parece que el idrio no los deja entrar, o al menos no los veo del lado mio del vidrio, si nvidiro de por medio los veo a una distancia como fija pero no chocan estos puntos en mi cara, no los veo chocar en mi cara, sino que veo esos puntos moviendose en un cuadro determinado de espacio. ademas tambien pude observar que segun la etapa del dia, mañana y tarde, estan no giran a la misma velocidad, como si a la tardecita giraran mas lento y a la mañana lo hacen con mas velocidad
    me gustaria saber que es en realidad ese movimiento de particulas brillantes.

    revise que:
    La fóvea centralis posee una convergencia de 1:1, es decir, tras cada receptor hay una célula ganglionar. Vale decir, los receptores están conectados 1:1, con lo que en la fóvea se alcanza la mejor resolución, es decir la mayor nitidez visual.

    Pensando en la vision y la meditacion, me pregunto si sera que esa resolucion me la da al enfocar la imagen exterior en la fóvea y por eso solo cuanddo hago eso, puedo ver esas particulas
    gracias

  • Omar

    Querido Rodrigo B,

    Espero que estés suscrito para leer mi respuesta, aunque sea un año después. Lo que tú has visto se llaman “miodesopsias” o “moscas flotantes”, pequeñas opacidades del humor vítreo que proyectan sus sombras sobre la retina y se hacen particularmente patentes al mirar superficies brillantes y de color uniforme (o el cielo).

Recibir por correo electrónico:

Varios

Naukas   Mapping Ignorance