Skip to main content
SUPERVISOR
Vahid Salari,Farhad Shahbazi
وحید سالاری (استاد راهنما) فرهاد شهبازی دستجرده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Yazdani Najafabadi
زهرا یزدانی نجف آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

A Survey of Photon detection Statistics in the Eye and Photoreceptors of the eye
How does eyesight and seeing happen?” This is a particular question which has been asking by many of philosophers and scientists during the history. In the ancient Greek, it was believed that light is radiated from the eye toward the objects and its reflection makes the objects visible. In the ?th and ?th centuries BC, Aristotle, and Euclid tried to refute this theory by the use of dark room. They placed an opaque plate at the behind of dark room in order to see the reflected picture by their eyes. After obtaining more knowledge from the biology, interior and neural tissue of the eye, with advancements in physics and optics, the mentioned question changed to: “How many photons will start the threshold sensitivity of the eye?” Answering the question is the aim of this thesis. The retina is what reacts to the light inside of eye, and there are millions of cone and rod photoreceptor cells on the retina which reacts to the light and photon that entered to the eye. Thus this question could be investigated in these two cases: ?) In vivo (for human eye under a psychophysics experiment) and ?) In vitro (for a photoreceptor cell which is separated from the retina, in an isolated state and laboratory conditions). So, we will explain the evolutionary process and eye biology at first, then we will investigate optics and photon probability distribution functions of light sources. Some parameters of light sources are effective in measuring threshold sensitivity of the eye and in measuring photoreceptor cells in the cases of in vivo and in vitro. These parameters are analyzed for photoreceptor cells and eye. In addition to study threshold sensitivity of the photoreceptor cell relative to the photon, the sensitivity of the photoreceptor cells to the light wavelength is investigated. In order to measure the threshold sensitivity, noise effect on photoreceptor cell and eye is very significant. This Effect is considered and the results are presented that photoreceptors are like quantum detectors that can detect single photons. Also, a phsychophysics experiment shows that human eye can detect a single photon by a probability above chance
سوالی که از دیرباز تا به امروز ذهن بسیاری از اندیشمندان و دانشمندان را به خود مشغول کرده این است که بینایی و دیدن چگونه اتفاق می‌افتد؟ در یونان باستان عقیده بر این بود که نور از چشم به سمت اشیا می‌تابد و بازتاب آن باعث دیده شدن، می‌شود. ارسطو و اقلیدس در سده‌ی ? و ? پیش از میلاد با استفاده از دوربین سوراخ سوزنی یا اتاقک تاریک تلاش کردند خلاف آن نظریه را ثابت کنند. آن‌ها در پشت دوربین‌های سوراخ سوزنی صفحه‌ای نیمه ماتی قرار می‌دادند تا تصویر بازتاب شده‌ی روی آن با چشم دیده شود؛ بنابراین ثابت کردند به واسطه نور بازتاب شده از اشیا است که چشم می‌تواند اجسام را ببیند. پس از شناخت بیشتری که از ساختار و بافت داخلی و عصبی چشم صورت گرفت، در کنار پیشرفت‌هایی که در علم اپتیک و نورشناسی اتفاق افتاد؛ سوال فوق اینگونه تغییر کرد؛ چشم انسان برای دیدن نور چه حساسیتی دارد؟ و آیا می‌توان یک که آستانه حساسیت کوانتومی برای چشم تعریف کرد؟ و این آستانه حساسیت با چه تعداد فوتون شروع می‌شود؟ در این پایان‌نامه هدف پاسخ به سوال فوق است. اما آن چیزی که درون چشم نسبت به نور واکنش نشان می‌دهد، شبکیه است و بر روی شبکیه میلیون‌ها سلول حساس به نور مخروطی و استوانه‌ای قرار دارد که هر کدام به عنوان یک واحد مجزا عمل کرده و نسبت به نور و فوتون وارد شده به آنها عکس العمل نشان می‌‌دهند. بنابراین این سوال در دو حالت In vivo(یعنی برای چشم انسان تحت یک آزمایش سایکوفیزیک) و In vitro (یعنی برای سلول حساس به نور جدا شده از شبکیه چشم در حالت ایزوله و در شرایط آزمایشگاهی)قابل بررسی است. پس در ابتدا به توضیح روند تکامل و بیولوژی چشم پرداخته می‌شود و سپس توابع توزیع فوتون چشمه‌های نور مورد بررسی قرار می‌گیرد. پارامترهایی از چشمه‌های نور در اندازه‌گیری آستانه حساسیت چشم و سلول‌های حساس به نور، در دو حالت In vivo و In vitro موثر هستند که برای سلول‌های حساس به نور و برای چشم به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر اینکه آستانه حساسیت سلول حساس به نور نسبت به فوتون مورد مطالعه قرار گرفته است، میزان حساسیت سلول‌های حساس به نور، به طول موج نور هم بررسی شده است. همچنین در این میان اثر نوفه بر سلول حساس به نور و چشم در اندازه‌گیری آستانه حساسیت حائز اهمیت است، که این اثر هم لحاظ شده است. در نهایت مشاهده می‌شود که احتمال مشاهده تک فوتون چه توسط چشم و چه توسط سلول حساس به نور مخروطی و استوانه‌ای غیرصفر است و این دو همانند آشکارسازهای کوانتومیمی‌توانند آمار فوتون چشمه‌های نور را آشکارسازی کنند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی