Entrecerrar los ojos ante las fuentes de luz [duplicado]

Como señaló Qmechanic, ya se ha hecho una pregunta bastante similar a esta , pero pensé que podría estar interesado en una respuesta no difractiva.

Como es obvio en los comerciales de tintes para el cabello de las mujeres, el cabello humano tiene un pequeño grado de brillo reflectante, por lo que cuando entrecierras los ojos, parece plausible que a medida que las pestañas se entrelazan entre sí, algo de luz que de otro modo no entraría en tu pupila. golpea tus pestañas, se refleja y entra en tus ojos desde un ángulo diferente al de la fuente de luz original.

Una forma sencilla de modelar esto es modelar la malla de pestañas como una superficie de dispersión difusiva isotrópica semitransparente con absorción. Un ejemplo ideal de esto sería una hoja delgada de plástico con tinte absorbente y dispersión$\text{TiO}_2$partículas dispersas a través de él.

En este modelo, una fracción$T<1$de la luz se transmite sin ninguna colisión o desviación angular, una fracción$A$es absorbido por las pestañas, y una fracción$S$se dispersa isotrópicamente desde el plano de dispersión, con

$$T+A+S=1$$ .

Para ser concretos, dejemos que el$YZ$-plano sea la superficie de dispersión, deje que el ojo (modelado como un pequeño cuadrado de área$\alpha$en el plano YZ) estar ubicado en$(-d,0,0)$y coloque una fuente puntual de luz en$(r,0,0)$con intensidad de emisión$\mathcal{I}r^2$por estereorradián (para que la intensidad de la luz permanezca constante independientemente de la distancia$r$). Luego, de la luz debida a la fuente puntual que pasa sin ser absorbida o dispersada, el ojo recibe una cantidad de luz

$$P_\text{source}=T\mathcal{I}r^2\frac{\alpha}{(r+d)^2}\rightarrow T\mathcal{I}\alpha$$ en el limite $r\rightarrow\infty$(es decir, como la fuente puntual se mueve al infinito pero su brillo aparente se mantiene constante).

Mientras tanto, un parche de superficie difusora ubicado en$(0,y,z)$con unidad de área recibirá una cantidad de luz

$$\mathcal{I}r^2\frac{r}{\left(r^2+y^2+z^2\right)^{3/2}}\rightarrow\mathcal{I}$$ que luego será reirradiado isotrópicamente con intensidad $\frac{S\mathcal{I}}{4\pi}$por estereorradián. A partir de esto, el ojo detectará una cantidad $$P_\text{diffuse}=\alpha\frac{S\mathcal{I}}{4\pi}\frac{d}{\left(d^2+y^2+z^2\right)^{3/2}}.$$

Ahora todo lo que queda es convertirlos en intensidades de ángulo sólido tal como las detecta el ojo. Para la luz difusa, tenga en cuenta que al mirar el punto$(0,y,z)$en el panel difusor, un ángulo sólido$d\Omega$mira un parche de área

$$a=4\pi d\Omega\frac{\left(d^2+y^2+z^2\right)^{3/2}}{d}$$ y por lo tanto el brillo visual aparente debido a la superficie difusora $I_\text{diffuse}$es dado por $$I_\text{diffuse}d\Omega=aP_\text{diffuse}=\alpha S\mathcal{I}d\Omega$$ que es exactamente el brillo aparente de una superficie lambertiana y es independiente del ángulo de visión $\Omega$.

Mientras tanto, el brillo aparente de la fuente puntual viene dado por

$$I_\text{source}(\Omega)=P_\text{source}\delta(\Omega)=\alpha T\mathcal{I}\delta(\Omega)$$ donde las coordenadas angulares han sido escogidas de modo que $\Omega=0$apunta hacia la fuente de luz y donde $\delta$es la función delta de Dirac.

Es el$I_\text{diffuse}$lo que da lugar al halo de luz que rodea los objetos brillantes cuando los miras con los ojos entrecerrados. En particular, al convolucionar el perfil visual del objeto con la función de respuesta obtenida previamente, se ve que visualiza el objeto original (con el brillo reducido por un factor de$T$) junto con un halo uniformemente difuminado.

Como sugiere la pregunta vinculada (Qmecánica), los efectos de difracción causan algunas de esas rayas. Hay otras cosas interesantes que pueden suceder: el mismo enlace menciona los efectos de filtro de pestañas. Recuerdo observar eso en los días de la televisión analógica. Podía entrecerrar los ojos ante una imagen de TV ligeramente ruidosa y, de hecho, limpiar la imagen, porque había filtrado los componentes de alta frecuencia que se debían al ruido de fondo.

Por cierto, un "rayo de luz individual" no es algo que puedas ver como una línea, porque estaría apuntando directamente a tu globo ocular. El hecho de que vea una raya significa que está percibiendo la luz que llega desde un rango continuo de ángulos.

De acuerdo, acabo de presenciar este fenómeno y no estoy 100 % convencido de que se deba por completo a la difracción, porque, como dijo Carl Witthoft, "... un rayo de luz individual no es algo que puedas ver como una línea, porque estar apuntando directamente a tu globo ocular".

Estaba mirando una luz de color naranja. Me di cuenta de que cuando mi ojo enfocaba a una cierta distancia de mi cuerpo, (ojos) no dirigidos a la fuente de luz, podía ver lo que parecían ser 'líneas' de luz enfocadas como si brillara un láser.

Supongo que, dado que la luz proviene de una bombilla que tiene una superficie curva, estaba viendo luz difractada por partículas en el aire a cierta distancia radial de mi globo ocular. Dado que mi visión no estaba enfocada en la fuente de luz, no veo cómo la explicación de DumpsterDoofus del halo difuso que rodea las fuentes de luz es una explicación bien definida de lo que yo o Kyle Kanos estábamos viendo.

Parece luz difractada en la que puedes enfocarte; como poder enfocar un microscopio en las diferentes interferencias de ondas de luz aditivas bien definidas. La clave es que, en lugar de centrar mi visión en el efecto de la difracción que conduce a acumulaciones locales de luz de interferencia aditiva reflejada en una superficie perpendicular a mi ojo, mi(s) ojo(s) (podría cerrar un ojo y concentrarme aún mejor en este fenómeno , sin entrecerrar los ojos) estaban enfocando la luz que se emitía desde la fuente en un ángulo con respecto a mi globo ocular. En lugar de esto: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/Wavepanel.png

Estaba viendo algo más como esto: http://reednightingale.com/projects/physical/laserSpirograph/DSCN0025.JPG

Entonces, supongo que estaba viendo luz perpendicular a mi ojo que estaba siendo refractada por partículas en el aire después de que la luz fuera difractada por partículas en el aire en una posición diferente (a la de las partículas refractantes). La última posición es la distancia focal de mi visión que me llevó a poder 'ver' los 'rayos de luz' que se emitían en un ángulo desde la fuente de luz con mi globo ocular.