Lumina este o radiație electromagnetică având simultan proprietăți de particulă și de undă. O mică parte din domeniul de frecvență al luminii este percepută de ochiul uman. În cele ce urmează vom considera doar proprietațile de undă ale luminii.
Unda luminoasă este creată de sarcini electrice care vibrează în toate direcțiile perpendiculare pe direcția de deplasare. Mai simplu de înțeles, lumina este ca o perie de sticle: sârma din mijloc este direcția, firele din jurul ei sunt direcțiile perpendiculare. Așa “arată” lumina nepolarizată. Atunci când vibrația sarcinilor electrice este într-un singur plan (de exemplu vertical), lumina se numește polarizată liniar. O analogie ar fi un gard din scânduri verticale cu mici spații între ele. Dacă arunci un pumn de biluțe de cauciuc spre gard, vor trece dincolo numai cele care sar în plan vertical.
Un alt mod de polarizare este cea circulară. Sarcinile electrice ale undei luminoase vibrează în două planuri perpendiculare, dar sunt defazate cu un sfert de fază (90 de grade). Rezultanta celor două se va roti în jurul direcției de deplasare către stânga sau către dreapta, în funcție de diferența de fază dintre cele două planuri. Am găsit un video care exemplifică foarte intuitiv acest tip de polarizare.
Polarizarea este o doar o altă dimensiune a luminii, cum sunt culoarea și intensitatea. Lumina polarizată oferă informații clare și folositoare asupra unei scene vizuale. Multe animale, în special nevertebrate, percep polarizarea luminii și se folosesc de ea pentru orientare, găsirea apei, detectarea prădătorilor sau a prăzii și chiar pentru a comunica. Deși mulți dintre noi nu sunt conștienți de această abilitate, oamenii pot și ei să perceapă polarizarea luminii și să detecteze orientarea polarizării. Această abilitate a fost descoperită de fizicianul austriac Haidinger în anul 1844.
Oamenii văd obiectele din jur pentru că ele reflectă lumina. Suprafețele metalice reflectă lumina fără să o polarizeze (peria de sticle) dar cele ne-metalice polarizează lumina liniar, într-un plan paralel cu suprafața loc (șoseaua cu asfalt, suprafața apei). Din acest motiv pescarii și marinarii au ochelari cu lentile polarizate, ca să elimine reflexiile din apă și să poată vedea peștii de sub apă. În natură această polarizare liniară este cea mai comună.
Ce legătură este însă cu Ileana? Și cine e Ileana?
În anul 1911 americanul Michelson a descoperit că un scarabeu verde metalizat (Chrysina resplendens) reflectă lumina polarizând-o circular, nu liniar, ceea ce este o raritate în natură. Și mai curios, polarizarea circulară este numai de stânga. Doar anumite exemplare cu mutații o polarizează de dreapta. De peste 100 de ani oamenii de știință au studiat peste 20.000 de specii de scarabei și au descoperit că majoritatea polarizează circular de stânga lumina reflectată.
În tehnologie, structuri foarte similare sunt cristalele lichide colesterice, care conțin structuri elicoidale în interior (ChLCD). Ecranele bazate pe această tehnologie se numesc bistabile și nu au nevoie de electricitate ca să păstreze informația afișată. Datorită naturii lor reflective, ecranele ChLCD sunt perfect lizibile în lumina soarelui.
În lumea vie, lumina reflectată polarizată circular este numai de stânga. Structurile care fac asta sunt niște șiruri de microfibrile elicoidale care sunt prezente și în celulele vegetale dar și în cele epiteliale umane. Undeva într-un stadiu primar al evoluției s-a fixat această dispunere a microfibrilelor. Efectuând nenumărate teste oamenii de știință au încercat să descopere care este avantajul evolutiv al acestei proprietăți a scarabeilor, unică în lumea insectelor. Teoria este încă în fază incipientă: găsirea unei femele, modificarea ARN-ului sub stresul luminii polarizate, camuflaj în vegetație. Nicio ipoteză nu a fost confirmată încă.
Dar mai este ceva: doar anumite specii de scarabei lucioși sunt capabili să vadă lumina polarizată! Cel din imaginea de mai jos este “orb” la lumina polarizată, totuși o reflectă polarizată circular stânga atât de pronunțat, încât văzut printr-un filtru de dreapta el apare negru. Este cel mai cunoscut gândac lucios de la noi, fiind printre puținele insecte de la noi care au și o denumire în limba română: se numește gândacul de trandafir și a primit și un supranume – Ileana.
