¿Es la visión un verdadero efecto fotoeléctrico?

La visión no es un efecto fotoeléctrico en el sentido del efecto fotoeléctrico ordinario, donde un fotón se absorbe en un metal y expulsa un electrón, produciendo una corriente en un detector que se mantiene a un potencial fijo a cierta distancia a través del vacío del metal. .

El efecto fotoeléctrico ordinario puede ocurrir para cualquier fotón que tenga una energía por encima de la función de trabajo del metal, hasta e incluyendo las energías de rayos X.

La visión no funciona de la misma manera. En cambio, los fotones con energías en el rango visible, que es del orden de aproximadamente 1 eV, golpean tipos particulares de moléculas de pigmento en los bastones y conos de nuestros ojos, y son absorbidos, causando un cambio conformacional cis-trans en las moléculas de pigmento. .

Las moléculas de pigmento a su vez están unidas por proteínas llamadas opsinas, y el cambio en la confirmación de la molécula de pigmento hace que la opsina experimente también un cambio conformacional. Esto a su vez puede hacer que la varilla o la célula cónica disparen un potencial de acción, de modo que la señal de la luz visible se propague hacia la retina y finalmente al sistema visual del cerebro.

Las diferentes combinaciones de molécula de pigmento / opsina absorben resonantemente fotones de energías visibles particulares y nuestra capacidad para discriminar colores se basa en esto.

Cuando un fotón de rayos X en lugar de un fotón visible golpea la retina, tiene una energía mucho más alta, digamos 100-1000 eV o más, en lugar de solo 1 eV, y lo que hace, si interactúa en la retina en lugar de solo al pasar, es que en realidad ioniza muchas moléculas aleatorias en la barra o celda cónica que golpea. Es muy posible que golpee a más de una célula de la retina. Pero no producirá los cambios conformacionales esperados que hacen los fotones visibles, a menos que se produzcan unos pocos fotones visibles como parte del proceso de ionización de muchas moléculas a medida que los rayos X liberan toda su energía.

El resultado es que, a menos que los rayos X sean muy, muy intensos, generalmente no producirán tantos potenciales de acción en la retina y, por lo tanto, no habrá respuesta visual en nuestros cerebros.

La excepción podría ser si fue golpeado en el ojo por un rayo cósmico de muy alta energía, o si fue golpeado por un gran pulso de rayos X, digamos por la explosión de una bomba atómica.

En ese caso, es posible que vea un destello de luz, secundario al pulso de rayos X, debido a la producción secundaria de fotones de baja energía a medida que los rayos X disipan su energía.

Los fotorreceptores humanos son conos retinianos. Hay 3 tipos de conos retinianos, con diferentes sensibilidades de color, cada tipo con un espectro de longitud de onda estrecha que proporciona una respuesta eléctrica que se envía al braing para su interpretación. Los rayos X no excitan los conos de la retina.

Diferentes materiales son fotosensibles a diferentes longitudes de onda de luz. Los sensores de luz en una cámara digital, por ejemplo, usarán un filtro para separar las longitudes de onda roja, verde y azul y detectarán cada una por separado (ver filtro Bayer). Los conos en nuestros ojos son similares: responden al rojo, al verde y al azul de manera diferente. Los rayos X tienen una longitud de onda completamente diferente a cualquiera de los tres colores visibles, por lo que no creo que los conos respondan a ellos, ¡y no me gustaría brillarlos en mis ojos para descubrirlo!

No es un efecto fotoeléctrico; Todo se reduce a la química, desencadenada por la luz.

No es sorprendente que no podamos ver rayos X u ondas de radio cuando lo piensas. Los rayos X atraviesan fácilmente el tejido blando sin afectarlo, al igual que las ondas de radio. La parte del espectro que realmente podemos ver es la grande que interactúa más fuertemente con la materia orgánica, y tiene una longitud de onda lo suficientemente corta como para no producir imágenes borrosas.