Artikkel

Derfor kan du se infrarødt lys

Michele Cascella (t.v.) er tilknyttet Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC) ved Kjemisk institutt. Her sammen med Thomas Bondo Pedersen og lederen, professor Trygve Helgaker.
Michele Cascella (t.v.) er tilknyttet Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC). Det samme er Thomas Bondo Pedersen (i midten) og Trygve Helgaker som leder senteret. Bruk bildet.

Derfor kan du se infrarødt lys

Infrarødt lys er usynlig for det menneskelige øyet, det visste den gale morderen som forfulgte FBI-agenten Clarice Starling i filmen "Silence of the lambs". Men selv usynlig lys kan bli synlig, viser det seg.

Lysreseptorene i det menneskelige øyet kan registrere lys med bølgelengder mellom ca. 380 nanometer (fiolett) og ca. 750 nanometer (rødt). Øyet vårt er rett og slett ikke bygd for å se ultrafiolett og infrarødt lys, som ligger henholdsvis under og over disse bølgelengdene.

Men livet er fullt av overraskelser, og den amerikanske biokjemikeren Krysztof Palczewski oppdaget for noen år siden at det hadde vært mye snakk om infrarødt lys under annen verdenskrig.

CCTC

Centre for Theoretical and Computational Chemistry (CTCC) er et Senter for fremragende forskning (SFF) med støtte fra Norges forskningsråd

Senteret er delt mellom Universitetet i Oslo og Universitetet i Tromsø

CTCC skal være en internasjonalt anerkjent bidragsyter til utviklingen og anvendelsen av kvantemekanisk modellering innenfor kjemi og materialforskning

Amerikanske forskningsinstitutter med militære oppdrag mente på den tiden at det gikk an å se infrarødt lys med det blotte øye, og den evnen kunne være åpenbart være fordelaktig for soldater eller piloter med nattlige oppdrag.

Kunne se det likevel

Etter krigen gikk den militære infrarøde forskningen i glemmeboken, helt til Palczewski kom over noen dokumenter mange år senere. Han ble nysgjerrig og gjorde noen enkle forsøk i sitt eget laboratorium, og der viste det seg at han faktisk var i stand til å se infrarødt lys – hvis lyskilden var sterk nok.

Dette førte til at han satte sammen en forskergruppe med deltakere fra USA og Europa, og Michele Cascella ved Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC) ved UiO ble med i forskergruppen.

Clarice Starling, spilt at Jodie Foster, jages i en mørk kjeller
Det er faktisk mulig å se infrarødt lys – men da må det være sterkere enn det som skinner på FBI-agenten Clarice Starling i filmen «Silence of the lambs» fra 1991.

– Vi satte opp en serie med eksperimenter der vi undersøkte om 30 mennesker var i stand til å se infrarødt lys, og resultatet ble som Palczewski hadde oppdaget med sine egne øyne: Det er faktisk mulig å se infrarødt lys. Til tross for at de lysfølsomme cellene i netthinnen vår ikke kan registrere lys med så kort bølgelengde, forteller Cascella.

Men hvordan kan det være mulig? Forklaringen kom da forskerne tok i bruk datamaskiner og spesiell programvare til å simulere det som skjer når lys treffer fotoreseptorene i øyet.

De gjennomførte beregninger som viste at forklaringen på at du kan se infrarødt lys, selv om det i prinsippet er umulig, er ganske enkel.

Det som normalt skjer i øyet, er at et enormt antall fotoner med ulik bølgelengde strømmer inn gjennom linsen og treffer netthinnen. Noen av disse fotonene treffer «blinken», som er en spesiell kjemisk binding i et protein som finnes i øyets mange lysreseptorer.

Hvis fotonet har den riktige bølgelengden og frekvensen, som tilsvarer det vi kaller synlig lys, har det også akkurat så mye energi at det utløser en liten strukturendring i proteinet.

To fotoner må treffe samtidig

– Strukturendringen utløser en lang kjedereaksjon som til slutt fører til at det går et lite elektrisk signal fra lysreseptoren og øyet via synsnerven og inn til synshjernebarken i den fremre delen av hjernen. Fotoner med «feil» bølgelengde har enten for mye eller for lite energi til å sette i gang denne reaksjonen, forklarer Cascella.

Det infrarøde lysets fotoner har i utgangspunktet for lite energi til å utløse kjedereaksjonen som fører til at lyset blir registrert.

– Men hvis to infrarøde fotoner treffer den samme kjemiske bindingen samtidig, har de til sammen nok energi til å forårsake den strukturendringen jeg snakket om. Og da blir det infrarøde lyset likevel registrert i fotoreseptoren, som igjen sender signaler videre inn i hjernen, forteller Cascella.

Slik kan vi mennesker se infrarødt lys, selv om lysreseptorene våre egentlig ikke er bygd for det.

Filmen er faglig riktig

I regissøren Jonathan Demmes berømte film fra 1992, Silence of the Lambs, finnes en berømt scene der FBI-agenten Clarice Starling (spilt av Jodie Foster) blir forfulgt i en bekmørk kjeller av en gal morder med infrarød nattkikkert. Er den scenen egentlig juks, fordi FBI-agenten skulle greid å se det infrarøde lyset?

– Nei, fordi lyset fra en sånn nattkikkert er ikke sterkt nok. Det er ingenting i veien med den scenen, svarer Cascella.

Videoen (over): Det er faktisk mulig å se infrarødt lys – men da må det være sterkere enn det som skinner på FBI-agenten Clarice Starling i filmen «Silence of the lambs».

Les mer:

Solceller kommer til å være overalt

Kameraer kan ikke gjengi fargene i naturen

Er lys bølger eller partikler? Fysikerne er i villrede

Grazyna Palczewska et al.: Human infrared vision is triggered by two-photon chromophore isomerization

Kontakt:

Førsteamanuensis Michele Cascella, Kjemisk institutt

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Helikopterfrøene fra det tropiske treet Dipterocarpus alatus har imponerende vinger.

3D-printing forklarer hvordan «helikopterfrø» flyr

Mange tropiske tresorter har store "helikopterfrø" som blant annet har begeistret BBC-legenden David Attenborough. Tre UiO-matematikere har nå undersøkt geometrien hos både naturlige og 3D-printede helikopterfrø, og resultatene tyder på at naturen fant den optimale løsningen for millioner av år siden.  

Kjetill S. Jakobsen er den nye lederen for CEES

Hopper etter Wirkola og vil ta CEES til nye suksesser

Kjetill S. Jakobsen fikk litt følelsen av å skulle «hoppe etter Wirkola» da han overtok som CEES-leder etter Nils Chr. Stenseth. Men skal du hoppe etter en vinner, er det bare én ting som nytter: Å satse for fullt.  – CEES skal videreføres som merkevare og prosjekt, men også utvikles videre, fastslår han.

Den svarthvite fluesnapperen er lett å kjenne på den karakteristiske fjærdrakten.

– Kom hit - og gå vekk!

Fuglene har i prinsippet bare to budskap når de synger for å tiltrekke seg en make eller forsvare et territorium, nemlig "Kom hit!" og "Gå vekk!" Det rare er at samme sang inneholder begge budskapene, slik at tolkningen avhenger av hvem som lytter. 

Nyheter fra andre