Ndas J³zsef - Mi tudhat³ a polarizlt f©nyr‘l ©s gy³gyhatsr³l

  • View
    217

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Ndas J³zsef - Mi tudhat³ a polarizlt f©nyr‘l ©s gy³gyhatsr³l

  • Lpten-nyomon tallkozhatunk a polarizlt (vagy polros) fny elnyeit knl termkek-kel s hirdetsekkel, mint pldul a klnbz gygylmpkkal, fnyterpis kszlkekkel, fnygyakkal. Kettssg s tvolsgtarts jel-lemzi ezen eszkzkhz val viszonyulsunkat : noha szakmnk a vilgtstechnika s biztos, hogy sokkal tbbet tudunk a polarizlt fnyrl, mint a laikusok tbbsge, ez a tuds mgis olyan kevsnek vlhet, a polarizlt fny clzott fel-hasznlsa krnyezetnkben pedig valami tvoli, misztikus dolognak tnik. Br fnyrl s keres-kedelmi forgalomban kaphat lmpatestekrl van sz, mgsem srn hallunk e tmban meg-nyilatkozni a szakmbl valakit. Nem tudni, a mlyebb ismeretek hinya vagy a diszkrt tvol-sgtarts lehet-e ennek az oka. Mrnkknt vala-mennyien szeretnnk megismerni s megrteni eszkzeink mkdst s hatsait. Ha vilgtsrl van sz, akkor klnsen rthet e kvncsisg. Mivel nem vagyunk sem orvosok, sem biolgu-sok, szigoran a vilgtstechnikai szakmrnk szemvegn keresztl tekintsk t, mi az, ami ma tudhat a polarizlt fny gygyhats esz-kzk hatsmechanizmusrl, a polarizlt fny s egszsgnk kapcsolatrl, valamint a vilg-tstechnikai eszkztrunkban a polarizlt fny-kelts ltjogosultsgrl.

    2. Polarizlt fny

    2.1. Hogyan keletkezik?A fny mint elektromgneses hullm, hrom jellemzvel rendelkezik: a hullm-hossz, mely meghatrozza a sznrzetet,

    az amplitd, mely meghatrozza a fny erssgnek rzett s a polarizci, me-lyet nem ltunk, nem rzkelnk. Htkz-napi munknk sorn nem is szoktunk az utbbival foglalkozni. De valban lnyeg-telen? Tekintsk t, mi a polarizlt fny. Polarizlatlan fny esetn a fny terjedsi irnyra mindig merleges elektromos (s a r merleges mgneses) trerssgvektor tetszleges irnyt vehet fel, azaz a terjed-si irnyra merleges skban brmely irny-ban egyforma valsznsggel van jelen. (1. bra)

    1. bra: Polarizlatlan fny

    Cirkulrisan polarizlt fny kialaku-lshoz lland 90-os fzisklnbsg szksges s kt fajtja van: (1) ha a vz-szintes rezgssk fnyhullm-sszetev hullmhosszal megelzi a fggleges hullm-sszetevt, akkor jobbra cirkulri-san polarizlt fnyrl van sz, vagy (2) ha a fggleges sszetev hullmhosszal megelzi a vzszintes sszetevt, akkor balra cirkulrisan polarizlt fnyrl besz-lnk. (2. bra)

    Mindenkiben van fny s nmi sttsg is. A krds az, hogy melyik rszre hallgatunk.

    (Joanne Kathleen Rowling: Harry Potter s a fnix rendje)

    1. A VTT tagjai kzt is vannak, akik elgedetten s rendszeresen hasznlnak ilyen eszkzket, noha a biofizikai jellemzket s a rszletes biolgiai hatsmechanizmust nem ismerik. gyszintn vannak, akik kiprbltk snem tapasztaltak semmilyen hatst. Vannak, akik szkeptikusak s okkultizmust emlegetnek. Ezton is ksz-nm mindenkinek, akivel beszlgethettem e tmban s megosztotta velem szemlyes lmnyeit, nzeteit.

    2. bra: Cirkulrisan polarizlt fny

    Ha a vzszintes s fggleges fnyhullm-sszetev kzti lland fzisklnbsg nem hullmhossznyi, akkor elliptikusan polari-zlt fnyrl van sz, mely esetet rszleteseb-ben most nem trgyaljuk.

    A skban (vagy linerisan) polarizlt fny kt azonos amplitdj s fzis, de ellenttes irny (balra, illetve jobbra) cirkulrisan polarizlt elektromgneses hullm, vagy kt azonos amplitdj s fzis, egymsra merleges rezgssk fnyhullm eredjeknt is felfoghat. (3. bra)

    3. bra: Skban polarizlt fny

    Mivel a bevezetben emltett lmpates-tek fnye skban polarizlt, s a polarizlt fnynek tulajdontott hatsok is skban polarizlt fnyre vonatkoznak, ezrt a to-vbbiakban a polarizlt fny kifejezs alatt egyb utals hinyban skban polarizltfnyt rtnk.

    2.2. Trtneti ttekintsA fnypolarizci els kzismert rsos eml-tse a kettstrs felfedezshez s Erasmus Bartholinus nevhez fzdik, aki 1669-ben mszpton keresztlnzve meglepve tapasz-talta, hogy a trgyaknak ketts kpe ltszik. Ennek oka, hogy a kristlyon thalad fny abbl kilpve kt, egymsra merleges skban polarizlt fnysugrra bomlik: egy rendes s egy rendellenes sugrmenet keletkezik, egy-msra merleges rezgsskkal2. (4. bra)

    4. bra: Mszpt ketts trse

    Ksbb, 1815-ben David Brewster fedeztefel, hogy az veglapra bees fnynl, ha a visszavert s megtrt fnysugr egymsra merleges, akkor a visszavert sugr skban polarizlt lesz. Az a beessi szg, melynl ez a jelensg fellp, a Brewster-szg. (5. bra)

    5. bra: Brewster-szg

    2. Grller Gyrgy: Feszltsgoptika, jegyzet budai Egyetem, 2011

    Mi tudhat a polarizlt fnyrl s gygyhatsrl?

    Ndas Jzsef

    Mi tudhat a polarizlt fnyrl s gygyhatsrl?

  • A polarizl osztk a klnbz skok-ban polarizlt fnynyalbok sztvlasztsra szolglnak, s mkdsk a fenti (Brewster) visszaverdsen alapul: ahol az adott skban polarizlt rendes sugr teljes visszaverdst szenved (vagy jelentsen megtrik), mg az erre merleges skban polarizlt rendellenes sugr thalad a prizmn (vagy ellenkez irnyba trik). Legismertebb ilyen optikai eszkzk a Nicol-, a GlanFocault-, a GlanTayor- s a Wollaston-prizma.3

    2.3. Lineris polarizcis szrk

    Az optikai krnyezetnkben egyedural-kod kzvetlen napfnyt felfoghatjuk gy, mint vgtelen sok, eltr rezgssk polari-zlt fny sszessgt. E sokasgbl brmely skban polarizlt fny kiszrhet, s azonos valsznsggel fordul el, mint brmely ms rezgssk. (6. bra) A lineris polari-zcis szrk (polrszrk) e kivlasztst vgzik: csak egy adott skban polarizlt fnyt engedik t teljes mrtkben, az arra merleges rezgssk polros fnyt pedig teljesen elnyelik. Az e kt szls llapot kzti tmenetben a szgelforduls szinusz-nak ngyzetvel arnyos a polrszr ltal teresztettskban polros fny intenzitsa. Ha kt ilyen lineris polrszrt merleges teresztsi skkal helyeznk egymsra, ak-kor azok nem engednek t fnyt. (7. bra)

    6. bra: Fny polarizls eltt s utn

    A lineris polrszrk, a mszpthoz(ms nven kalcithoz) hasonlan kettstr

    anyagok, melyek a rajtuk thalad, kt egy-msra merleges rezgssk fnybl az egyi-ket mr kis vastagsg esetn is jelentsen elnyelik (pldul a turmalin kristly). gy a gyakorlatban az tengedett fnysugr csak-nem teljes mrtkben linerisan polarizlt. A htkznapi letben leginkbb fnykpe-zgpek elttlencsjeknt tallkozhatunk lineris polrszrvel, de ms optikai eszk-zkben, pldul tvcsvekben, mikroszk-pokban is gyakorta elfordul. Hasznlatos mg laboratriumi eszkzknt, kmiai-fizi-kai vizsglatokban vagy pldul az iparban az anyagban tallhat mechanikai feszlts-gek lthatv ttelre.

    7. bra: Merleges polrszrk

    2.4. Polarizlt fny s az llatvilgA polarizlt fnyt az llatok tbbsge r-zkeli s viselkedsre hatssal van: pl-dul a tpllkszerzsben, vzkeressben, tjkozdsban s/vagy szaporodsban kulcsfontossg.4 A polarizci-rzkeny llatok egyik reprezentatv kpviselje a sskark (Gonodactylus smithii), amely nemcsak ltvnyos klsvel rendelkezik, hanem rendkvl bonyolult szemeiben k-ln receptorcsoportok rzkelik a lineris s cirkulris polarizcit. (8. bra) Nem csak ilyen egzotikus tengeri llatokra jellemz a polarizlt fny rzkelse. Haznkban is szmtalan llatfaj l, fknt polarotaktikus vzirovarok s a polarizlt fnyt tjkoz-

    3. Horvth Gbor, Malik Pter, Kriska Gyrgy: Polros fnyszennyezs, jegyzet ELTE 20094. Gbor Horvth, Dezs Varj (2004) Polarized Light in Animal Vision Polarization Patterns in Nature.

    Springer-Verlag, Heidelberg - Berlin - New York, p. 447, ISBN 3-540-40457-0

    dshoz hasznl gerincesek. Az elbbiek a vizet a vzfelsznrl tkrzd fny vzszin-tes polarizcija segtsgvel talljk meg, ily mdon a tllskben nagy szerepe van a fnypolarizcinak. ptmnyeink, asz-falttjaink, gpjrmveink fellete jelents mennyisg vzszintesen polarizlt fnyt verhet vissza. Fggleges visszaverdsi sk mellett a sima s fekete vagy stt fe-lletek ersen s vzszintesen polros fnyt tkrznek. ptett krnyezetnk, trgyaink ily mdon a vzkeres vzirovarok polros kolgiai csapdiv vlhatnak. Ezt az ember alkotta jelensget nevezzk polros fny-szennyezsnek.5 6 7

    8. bra: Sskark szeme

    2.5. A fny hatsa az emberreA napfny mr az korban is gygyt er volt, Hippokratsz is emltst tett rla. Ksbb a renesznsz ember fedezte fel jra, majd a mlt szzad negyvenes veitl tudomnyo-san alkalmaztk a gygyts szolglatban. Ma is szles krben ismert s hasznlt eljrs pldul az ers fehr fny a kedlyllapot ja-vtsra, a kk fny az jszlttek kezelsre vagy a lzerek alkalmazsa a sebszetben.

    Szakmn bell szintn kzismert a fny pszicholgiai hatsa. Krnyezetnk szneivel, a fny sznhmrskletvel,

    kontrasztokkal, fny-rnyk hatsokkal szndkosan befolysoljuk azt az szlele-tet, melyet pszichnk a krnyezetnkbl felfogott fnyingerek kirtkelse tjn szerez.

    A fny a biolgiai rn (cirkadin ritmu-son) keresztl az ember napi letritmust alapveten befolysolja: a vilgos s stt vltakozsa nemcsak az alvst s az bren-ltet, hanem szinte valamennyi bels szer-vnk mkdsnek napi ritmust megha-trozza, hatssal van vrnyomsunkra s testhmrskletnkre csakgy, mint pszi-chs llapotunkra, bersgnkre, teljest-kpessgnkre. (9. bra)

    9. bra: Cirkadian ritmus

    3. Hvk s szkeptikusok

    3.1. A polros fny emberi szervezetre kifejtett hatsai rvek pro

    Ersen vitatott, hogy a polarizlt fny-nek van-e az emberi szervezetre gyakorolt brmilyen lnyeges hatsa. A gygyt ha-ts mellett szmos rv szl, de az ellenzk legalbb ugyanannyit tudnak felsorakoz-tatni. Az albbiakban lssuk a tmogat rveket.

    5. Horvth, G.; Kriska, G.; Malik, P.; Robertson, B. (2009) Polarized light pollution: a new kind of ecologicalphotopollution. Frontiers in Ecology and the Environment 7: 317-325

    6. Malik P., Horvth G., Kriska Gy., B. Robertson (2008) Polros fnyszennyezs: A krnyezeti rtalmak egy jformja. Fizikai Szemle 58: 379-386 + cmlap + htlap

    7. A jelensgrl teljes cikk olvashat a 2012. vi Vilgtstechnikai vknyv jelen ktetben.

    Mi tudhat a polarizlt fnyrl s gygyhatsrl?

    Mi tudhat a polarizlt fnyrl s gygyhatsrl?

  • A polarizlt fny emberi szervezetre gyakorolt jtkony, illetve gygyt hatsa a sejtbiolgiai hatsmechanizmus terijn alapszik. Az elmleti modell szerint a polari-zlt fny javtja a sejtfal, ezen bell a memb-rnok teresztkpessgt, jtkonyan befolysolja a sejten bell lejtszd ener-giafolyamatokat, nveli a sejt energia-tala-ktsnak kpessgt, miltal hatkonyabb informci-tads (neuro-trasznszmitterek mkdse) s fotokmiai enzimreakcik indulnak be. Az elkpzels szerint a