Введение

Наша планета населена живыми организмами. Человек является наиболее сложным из них. Но во многом он проигрывает другим ее обитателям. Мы слышим не все, что могут слышать жители суши и воды. И видим тоже не все. И не только потому, что у нас не такое острое зрение, как у орла. А еще и потому, что есть что-то за пределами восприятия наших ушей и глаз. Что-то особенное, как будто секретное для нас, но доступное китам, голубям, медузам, крокодилам, летучим мышам, змеям и ящерицам.

В этой работе автор решил изучить вопросы недоступного нам зрения, раскрыть его секреты, найти возможность увидеть невозможное и понять, как это можно полезно применить.

Цели данной работы — изучить вопрос зрения с физической стороны; найти полезное применение тепловизору, который способен расширить зрение человека.

Гипотеза — тепловизор может помочь человеку увидеть очаг боли.

Методы исследования, применяемые в работе:

— теоретический — анализ теоретического материала (метод использовался при работе с литературой и источниками);

— эмпирический (проведение экспериментов с использованием тепловизора в ветеринарной клинике, а также в домашних условиях) с аналитической обработкой результатов (сравнение, поиск подобного, обобщение).

Электромагнитные волны

«Что мы видим?» — первый вопрос, в котором надо разобраться. Человеческий глаз видит свет — сам свет и свет, отраженный от предметов. Светом мы называем электромагнитное излучение, направляемое, например, Солнцем на поверхность Земли.

Электромагнитное излучение при этом является волнами. И у волн этих может быть разная длина — одни волны длиннее, другие короче. От их длины зависит очень многое, как раз включая то, увидит глаз человека излучение или нет.

Рис. 1. Электромагнитный спектр

На рис. 1 видно, что глаз человека на самом деле может увидеть лишь малую часть всех вариантов электромагнитного излучения — видимый свет. А вот змеи и летучие мыши, например, видят еще и излучение с большей длиной волны. Оно называется инфракрасным излучением.

Инфракрасное излучение было открыто еще в 1780 г. астрономом Вильямом Гершелем. Обнаружил он его по излучению тепла. Сейчас мы знаем благодаря ученым, что все объекты на Земле испускают инфракрасное излучение, тепло. Даже кубик льда. Потому что все, что находится на Земле, теплее абсолютного физического нуля (-273С). И вот гадюки, комары и некоторые летучие мыши видят это излучаемое всеми тепло и таким образом находят в темноте свою жертву.

Зрение человека

Глаз человека реагирует на свет. За это отвечают два типа светочувствительных клеток сетчатки — колбочки и палочки. Колбочки позволяют нам распознавать цвета, и таким образом мозг получает цветную картину мира, а палочки отвечают за возможность видеть в сумерках.

И колбочки, и палочки способны распознавать электромагнитное излучение лишь видимого спектра — с длиной волны от 400 до 700 нанометров.

А что, если бы у нас были не только светочувствительные клетки, а какие-то другие датчики в глазах, которые позволяли бы увидеть электромагнитное излучение с длиной волны больше 700 нанометров?

Тогда мы смогли бы видеть не только в сумерках, но и в полной темноте.

У змей, вампировых летучих мышей, комаров и, некоторые ученые предполагают, что даже у лисиц, помимо светочувствительных клеток есть еще термолокаторы, реагирующие на длину волны от 5 000 до 30 000 нанометров. Вот бы человек тоже имел такие термолокаторы!

Технические средства с термолокаторами

Конечно, когда были открыты невидимые лучи, многие ученые захотели изобрести прибор, который бы позволял человеку увидеть эти невидимые лучи. И первый серьезный шаг в этом сделал Сэмюэль Лэнгли, создав в 1878 г. болометр — тепловой приемник инфракрасного излучения.

А в XX веке болометры усовершенствовали и придумали объединить сразу по несколько штук в виде матрицы, чтобы увидеть целую картинку инфракрасного излучения. Иллюстрация работы матрицы видна на рис. 2.

Рис. 2. Как работает матрица болометров

И вот тогда сбылась мечта многих — человек получил возможность увидеть мир невидимых тепловых лучей! И человек с тепловизором в руках перестал проигрывать в зрении летучей мыши.

Работа с тепловизором. Гипотеза

Все тела на нашей планете распространяют инфракрасное излучение, поэтому интересно посмотреть на человека через матрицу тепловизора.

По термограмме человека оказалось понятно, что температура человеческого тела не постоянна в разных участках. Это было заметно по переходам цветов на термограмме (можно наблюдать на рис. 3).

Рис. 3. Термограмма здорового человека

Например, более горячие зоны наблюдались в области глаз и шеи. Автор предположил, что это связано с близостью в этих участках кровеносных сосудов.

И тогда возникла гипотеза! Если тепловизор показывает близость кровеносных сосудов, то, возможно, он увидит и участки боли? Ведь если у человека в каком-то месте болит, туда организм отправляет больше крови — для питания, лечения и защиты. Необходимо проверить, видит ли тепловизор боль?

Ветеринарная клиника, стационар

Проверка гипотезы началась в ветеринарной клинике, где есть реанимация и операционная. Благодаря ветеринарному центр Бемби, в котором согласились помочь автору, данное исследование состоялось.

Гипотеза подтверждалась. Автор встретил кошку, у нее болела голова, потому что она не могла хорошо дышать — похулиганив, кто-то залил ей нос вязкой жидкостью. А также собаку, которой накануне вырезали новообразования. И на термограмме также было видно, какие места прооперировали (см. рис. 4).

Рис. 4. Животные с очагами боли

Боль у людей. Термограммы

Предварительно на животных гипотеза подтвердилась, теперь хотелось проверить ее уже на людях.

Для этого сначала автор через тепловизор посмотрел на малыша, у которого резался зубик. На рис. 5 видно, что тепловизор в точности определил место боли.

Рис. 5. Тепловизор указывает на источник боли малыша

Вторым подтверждением гипотезы стала проверка мест введения вакцин. Автор нашел двух добровольцев, которые собирались сделать прививки, и рассмотрел места уколов через 2 часа после прививки на экране тепловизора (см. рис. 6).

Рис. 6. Область ноги ребенка после введения вакцины менактра и область плеча взрослого после введения вакцины от кори

Последним подтверждением гипотезы стала ушная боль при отите, которую удалось считать тепловизором. На рис. 7 отлично заметен очаг боли.

Рис. 7. Ушная боль на термограмме

Таким образом, автор подтвердил, что боль можно увидеть если не глазом человека, то его изобретением — тепловизором.

Заключение

Опытная работа в ветеринарном стационаре и с добровольцами среди людей показала автору, что очаг боли виден на термограмме тепловизора.

Можно сделать вывод, что применение этому можно найти в медицине. Особенно полезно это будет в том случае, если пациент сам не может сказать, где у него болит. То есть, например, в педиатрии, для диагностики у малышей.

Автор считает эффективным использовать тепловизор не только врачами, но и мамами и папами маленьких детей дома. Ведь боль от режущихся зубов можно перепутать с болью в ушах или где-то еще. А с тепловизором будет спокойнее растить ребенка и не паниковать от его слез, понимать, как ему помочь и где именно.

Литература:

1. Максимова Е. Н. Подсмотрено у природы — Москва: Издательство «Настя и Никита», 2024–24 с. — ISBN 978–5-907842–65–6 — Текст: непосредственный.
2. Принджа Р. Планетариум — Москва: ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2023–104 с. — ISBN 978–5-389–15275–5 — Текст: непосредственный.
3. Вайткене Л. Д. Всё-всё-всё о физике / Л. Д. Вайткене, А. А. Спектор –Москва: Издательство АСТ, 2018–159 с. — ISBN 978–5-17–107491–3 — Текст: непосредственный.
4. Колтун, М. М. Мир физики — Москва: Детская литература, 1987–271 с. — Текст: непосредственный.
5. Арнау, Э. Тело человека — Москва: ООО ТД Белый город, 2022–96 с. — ISBN 978–5-00119–143–8 — Текст: непосредственный.
6. Тепловизоры // DNSклуб. — URL: https://club.dns-shop.ru/blog/t-497-teplovizoryi/. — Текст: электронный.