Iluzja: normalność czy zaburzenie psychiczne? Iluzje fizjologiczne

Chociaż nie można na nim polegać w stu procentach. W naturze istnieją takie zjawiska jak złudzenia wzrokowe. Oszukują nasze oczy i spostrzegamy, że obraz nie jest prawdziwy.

Ogólnie rzecz biorąc, iluzja jest zniekształcona postrzeganieobiekt lub zjawisko z prawdziwego życia, pozwalające na niejednoznacznośćinterpretacja.

iluzje wizualne dzielą się na trzy typy: fizyczne, które powstają w wyniku zjawisk świetlnych, psychologiczne, związane z indywidualnym postrzeganiem każdej osoby oraz cechy wzroku, które ujawniają się ze względu na budowę naszego oka.

Więc już trochę wiesz, czym jest iluzja. Teraz zapraszamy do bardziej szczegółowego przestudiowania tego zagadnienia ...

Rozdział 1. Iluzje fizyczne.

Zjawisko załamania światła.

Zaczniemy naszą historię od iluzji fizycznych. Iluzje powstające w wyniku osobliwości propagacji światła.

Do takich iluzji zalicza się zjawisko załamania światła, miraże, iluzje wnętrza i wiele innych.

Zabrzmiała interesująca kombinacja słów -zjawisko załamania światła, co to jest?

Zjawisko załamania światła - przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego, na przykład z powietrza do szkła lub wody i odwrotnie, światło gwałtownie odchyla się od kierunku prostoliniowego na styku tych ośrodków.

Aby definicja była jaśniejsza, przeprowadźmy następujący eksperyment.

Doświadczenie 1. Załamanie światła (dla większej wydajności eksperyment najlepiej przeprowadzić w słabo oświetlonym pomieszczeniu).

Weź wskaźnik laserowy, małe lusterko i małe akwarium wypełnione wodą.

Opuść lustro na dno akwarium, powierzchnia lustra do góry. Następnie zgaś światło w pokoju. A teraz oświetlamy akwarium wskaźnikiem laserowym tak, aby jego światło trafiło w lustro. Co się stanie? I patrzysz na sufit. Jeśli eksperyment został przeprowadzony poprawnie i bez błędów, na suficie powinno pojawić się odbicie wiązki lasera. Jest to zjawisko załamania światła.

Przyczyną załamania promieni przy przejściu światła z jednego ośrodka do drugiego jest nierówna prędkość propagacji światła w różnych ośrodkach. W optyce, porównując dwa różne ośrodki, zwyczajowo nazywa się ośrodek, w którym światło rozchodzi się z mniejszą prędkością, gęstszym optycznie. A mniej gęste optycznie nazywane jest ośrodkiem, w którym światło rozchodzi się z większą prędkością.

W naszym przypadku, skupiając się na doświadczeniu, okazuje się, że w powietrzu i w wodzie prędkość rozchodzenia się światła nie jest taka sama, w przeciwnym razie załamanie światła nie nastąpiłoby.

Dla ciekawskich.

Rysunek przedstawia instalację, na której można zaobserwować załamanie wiązki światła przy przejściu z powietrza do wody i po odbiciu od znajdującego się na dole lustra do powietrza (α to kąt padania wiązki światła, γ to kąt załamania belki). Jeżeli załamana wiązka w danym ośrodku zbliża się do prostopadłej (kąt padania jest większy od kąta załamania), to oznacza to, że prędkość światła w tym ośrodku jest mniejsza niż w tym, z którego wiązka wchodzi do danego ośrodka . Jeżeli załamana wiązka oddala się od prostopadłej (kąt załamania jest większy od kąta padania), to prędkość światła w tym ośrodku jest większa niż w tym, z którego wychodzi wiązka.

Lustra. Kamera otworkowa. Kalejdoskop.

Za pomocą lusterek można przeprowadzić wiele ciekawych eksperymentów. Możesz wyjrzeć zza rogu, zobaczyć, kto stoi za tobą i to jest po prostu najprostsze!...

Światło padające na powierzchnię ciała jest częściowo lub całkowicie odbijane od tej powierzchni do tego samego ośrodka, z którego pochodzi. Takie zjawisko nazywa się odbicie światła.

Powierzchnie korpusów mogą być gładkie lub chropowate z najmniejszymi nierównościami. Doświadczenie pokazuje, że odbicie światła od takich powierzchni następuje na różne sposoby.

Patrząc na oświetloną nierówną powierzchnię dowolnego ciała, widzimy tę powierzchnię. Ale kiedy patrzymy na czyste, płaskie lustro, nie widzimy jego powierzchni, ale widzimy w lustrze swoje własne odbicie. Jeśli powierzchnia lustra będzie stopniowo zakurzona, obraz znajdujących się w niej obiektów zacznie blaknąć, a jeśli lustro będzie mocno zakurzone lub zabrudzone, obraz zniknie całkowicie. Zobaczymy jedynie warstwę kurzu i kredy, bo ta warstwa tworzy powierzchnię o najmniejszych nierównościach. Poprzez szlifowanie i polerowanie niegładkiej powierzchni można uzyskać lustro. Ale są też naturalne lustra - przestrzeń jeziora, rzeki, zatoki itp.

Badając zjawisko załamania światła, sami, nie podejrzewając tego, zwróciliśmy się do dwóch praw odbicia. Tutaj jest ta sama zasada. Prawa te brzmią:

Kąt padania równy kątowi odbicia.
Wiązka padająca i wiązka odbita leżą w tej samej płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni odbijającej w punkcie padania wiązki.

Doświadczenie 2.

Weź dwa lustra i ustaw je naprzeciwko siebie. Wejdźmy pomiędzy nich. Co widzisz w lustrze naprzeciwko siebie? Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, wówczas w obu lustrach odbijesz się nieskończenie wiele razy. A wszystko dlatego, że Twoje odbicie w pierwszym lustrze znalazło odbicie w drugim.

Bardzo ciekawym przykładem są zakrzywione lustra. Z powodu nierównej powierzchni obraz jest zniekształcony i wydaje nam się, że zamieniamy się w potwora.

Aby zrozumieć, czym jest kamera obscura, przeprowadzimy taki eksperyment.

Fizyka jest źródłem inspiracji dla filozofów, materiałem do uogólnień, a także okazją do niekończących się złudzeń. Ogólnie rzecz biorąc, na świecie trudno jest oddzielić iluzje od rzeczywistości. Wiele zależy od punktu widzenia. W tym artykule jest on naukowy, choć w nauce toczy się wiele zaciętych sporów.

Być może trzy postępy w fizyce wywarły największy wpływ na filozofów: termodynamika ze śmiercią cieplną wszechświata, rozszczepienie atomu i teoria względności. Co więcej, rozszczepienie atomu okazało się najgłośniejsze dla samej fizyki…

Ciało fizyczne zbudowane jest z pożywienia. Dlatego dla niego ważna jest jakość żywienia (woda strukturowana, świeża, pełnowartościowa żywność, zgodność mechanizmy fizjologiczne kluczowe będzie trawienie i przyswajanie pokarmu oraz pokarmów bogatych w bioplazmę.

Jest to jednak uproszczony pogląd na tak złożony „mechanizm”, jakim jest ciało fizyczne. Posiada wiele ciekawych funkcji kojarzonych z cieńszymi korpusami. Tak więc ciało fizyczne składa się z elementów biogennych, procent ...

Dobry forma fizyczna- to nie tylko gwarancja atrakcyjności, ale także dobrego nastroju, zdrowia i powodzenia. Specjalny trening pomoże Ci pozbyć się stresu i zgromadzić energię niezbędną do udanego życia.

Po opanowaniu prostego zestawu ćwiczeń możesz poprawić jakość życia, znajdując dla siebie niewyczerpane źródło energii. Życie bez stresu jest możliwe. „Zestaw środków antykryzysowych” pomoże Ci się zrelaksować, zapomnieć o uczuciu stresu, stać się pogodniejszym, szczęśliwszym i odnieść większy sukces...

Fizyczne uzależnienie od alkoholu lub narkotyków u szczurów rozwija się w wyniku utraty plastyczności mózgu – utraty zdolności jego komórek do regulowania intensywności wzajemnych interakcji. Odkrycie to pomoże w opracowaniu metod leczenia uzależnień u ludzi, według – artykuł francuskich badaczy opublikowany w piątek w czasopiśmie Science.

Szczury, jak się całkiem niedawno okazało, podobnie jak ludzie, mogą uzależnić się fizycznie od narkotyków. Gryzonie mają...

Nowoczesny nauka filozoficzna definiuje przestrzeń i czas jako uniwersalne formy istnienia, koordynację obiektów. Przestrzeń ma trzy wymiary: długość, szerokość i wysokość, podczas gdy czas ma tylko jeden – kierunek od przeszłości, przez teraźniejszość, do przyszłości.

Przestrzeń i czas istnieją obiektywnie, na zewnątrz i niezależnie od świadomości.

Według tej definicji czas jest inną formą istnienia przedmiotów. Druga forma.

Ale czy może istnieć druga forma istnienia? Czy kawałek drewna może istnieć i...

Tutaj stało się jasne, że w świat fizyczny- w naszym wszechświecie - materia jest niejednorodna.

Ponieważ powstawał na różne sposoby.

Dwa z nich są wystarczająco jasne.
I możemy je nazwać – relatywnie rzecz biorąc – duchowymi i mentalno-witalnymi.

Rozważmy więc – w tym aspekcie – różnicę w materialności gwiazdy zwanej Słońcem i planety zwanej Ziemią.

Zakładając - że istnieje - i pomiędzy wszystkimi gwiazdami - i ich planetami.

Wielokrotnie (i nie tylko przeze mnie i nie tylko tutaj) mówiono...

Jeśli chodzi o wegetarianizm (wszystkie poniższe odnoszą się w równym stopniu do diety surowej żywności), chciałbym od razu poczynić dwa ważne stwierdzenia.

Po pierwsze, wegetarianizm (odmowa spożywania białek zwierzęcych) jest iluzją, a człowiek i tak będzie nadal spożywał białka zwierzęce, a po drugie, wegetarianizm wcale nie jest tak nieszkodliwy, jak się wydaje.

Najpierw chcę pokazać, że wegetarianizm jest iluzją.

Zastanówmy się, czym w zasadzie wegetarianin różni się od ...

Aksjomaty i aksjomatyzacja są ważnymi narzędziami wiedzy. Towarzyszą im złudzenia, których znajomość być może uchroni badaczy przed próbami korzystania z narzędzi tam, gdzie są one bezużyteczne.

Kiedy używa się słowa „aksjomat”, aksjomaty geometrii Euklidesa są zwykle pamiętane jako wzór do naśladowania i przekonujący powód wprowadzenia takiego pojęcia. Jednak w przypadku innych nauk próby naśladowania kończyły się niepowodzeniem (istnieją jednak inne opinie). I jeden z postulatów Euklidesa, rzekomo nie wymagający...

Wszyscy kiedyś spotkaliśmy się z taką koncepcją, jak iluzja lub iluzoryczna percepcja. I z grubsza domyślamy się, co oznacza ta koncepcja. Przyjrzyjmy się jednak bliżej temu zagadnieniu i dowiedzmy się, jakie są rodzaje złudzeń i co to tak naprawdę oznacza.

Co to jest?

Iluzja - illusio w tłumaczeniu z łaciny oznacza kpinę, złudzenie i oszustwo. Jest to zniekształcone lub błędne postrzeganie rzeczywistości, otaczających obiektów i zjawisk, przyjęcie wyobrażeń za rzeczywistość. Tutaj włącza się wyobraźnia i pojawiają się fałszywe obrazy.
Wynika to z takich czynników:

złudzenie optyczne powstaje, gdy podczas normalnej pracy narządów zmysłów obraz wzrokowy jest zniekształcony;
w stanach narkotycznych, patologicznych lub afektywnych danej osoby;
podczas silnego bólu lub uczuć rzeczywistość jest postrzegana niewłaściwie;
w okresie nadziei i oczekiwania;
w obecności ważnych potrzeb i chęci ich pilnego zaspokojenia następuje zniekształcenie widocznego obiektu. Na przykład zmęczony i spragniony podróżnik na pustyni nieustannie widzi miraż i znika;
powstaje w wyniku naruszenia jednego z pięciu zmysłów;
poziom wpływa również na pojawianie się iluzji, dlatego, jak wiadomo, w przypadku braku wiedzy pojawiają się domysły i legendy;
przeprowadzono wiele badań, w których społeczeństwo wpływało na rzeczywistą percepcję. Jeśli ktoś miał o czymś określone zdanie, to pod naciskiem reszty masy ludzkiej postrzeganie rzeczywistości uległo zniekształceniu lub zmniejszyła się jego ostrość.

W życiu codziennym często można usłyszeć pojęcie iluzji, która zastępuje marzenia i nadzieje uważane za nierealne i nierealne. To raczej lot twórczej wyobraźni.

W naszej trudnej rzeczywistości iluzoryczna percepcja może być metodą ukrywania się przed rzeczywistością w fantazjach, które ułatwiają istnienie osoby w społeczeństwie i jej stan psychiczny.

Ważny!Należy odróżnić iluzję od halucynacji, ponieważ tę pierwszą można łatwo rozróżnić i zrozumieć jako jej wygląd i mogą ją zobaczyć wszyscy ludzie bez wyjątku. Halucynacje są raczej zaburzeniem percepcji, gdy różne przedmioty pojawiają się tam, gdzie ich nie ma. I taka jest specjalizacja psychologów i psychiatrów.

Iluzje zdrowych ludzi

Złudzenia nie zawsze są patologią, np. zwykły człowiek słyszy kroki za plecami, wracając do domu w ciemną noc, pod nieobecność nikogo w pobliżu. Zastanówmy się, jakie złudzenia mogą mieć ludzie zdrowi psychicznie i fizycznie.

Fizyczny

Fizyczne zaburzenia świadomości są różnorodne i najczęstsze. Nie zależą od stan psychiczny człowieka i od czasu do czasu pojawiają się u większości ludzi.
Dzieje się tak na skutek złudzenia optycznego, kiedy oczy widzą określony obiekt lub zjawisko, a mózg odbiera tę informację na swój własny sposób.

I tak na przykład piloci mówią, że podczas nocnego lotu, gdy gwiazdy i księżyc wyraźnie odbijają się na powierzchni wody, można odnieść wrażenie, że leci się do góry nogami.

Kiedy do osoby docierają informacje ze świata zewnętrznego, rozpoczyna się wiele procesów przetwarzania danych, a wyniki mogą być niedokładne.
Oświetlenie również odgrywa tutaj znaczącą rolę. Na przykład wszyscy widzieliśmy tęczę, ale to tylko mistyfikacja, ponieważ nie można się do niej zbliżyć, dotknąć jej i poczuć.

kognitywny

Złudzenia poznawcze pojawiają się na skutek już ustalonych założeń o świecie na poziomie nieświadomym. Należą do nich najsłynniejsze złudzenia optyczne takie jak:

geometryczna iluzja wizualna;
paradoks;
fikcja;
upraszczanie przez mózg informacji, nawet jeśli prawidłowa odpowiedź wydaje się irracjonalna.

Wśród nich wyróżnia się:

iluzja zniekształcenia i percepcja wymiarów, nad którymi pracowali Ponzo, Hering, Müller-Lyer i Orbison. W samolocie obrazy związane z perspektywą są zniekształcone. Jeśli przedstawisz je w przestrzeni, iluzja zniknie;
niemożność figur. Tutaj percepcja jest zniekształcona z powodu niespójności połączeń figury, która na pierwszy rzut oka wydaje się zwykłym trójwymiarowym obiektem;

iluzja postrzegania twarzy wiąże się z ustalonym już poglądem na świat. Z odległości jednego metra patrząc na wklęsłą część maski, będzie nam się ona wydawać wypukła, bo w życiu nie spotykamy twarzy wklęsłych, a nasz mózg decyduje, że jest ona wypukła;

uwzględnienie figury i podłoża. Oglądając niektóre zdjęcia, musisz sam zdecydować, który z obrazów jest postacią, a który tłem. Nie ma tutaj właściwej odpowiedzi;

złudzenie optyczne, gdy statyczne rysunki wydają nam się poruszać.

Fizjologiczny

Złudzenia fizjologiczne są bezpośrednio związane ze specyfiką postrzegania rzeczywistości, gdy wszystkie zmysły działają normalnie.
Otrzymując informacje, nie współpracują ze sobą i każdy przekazuje własne informacje.

To właśnie ta rozbieżność w pracy mózgu, aparatu przedsionkowego i innych narządów prowadzi do pojawienia się złudzeń.

Przykładów jest wiele, np:

jeśli naciśniesz na oko, to obiekt, na który patrzysz, rozdzieli się na dwie części, co wiąże się z przesunięciem osi;
jeśli spojrzysz przez okno na stojący pociąg na sąsiedni, jadący, wydaje się, że to twój pociąg jedzie;
częste towarzyszenie pilotom i astronautom - efekt przeciwrotacji, gdy podczas szkolenia i testów, podczas szybkiej rotacji, aktywność aparatu przedsionkowego zostaje zakłócona i powstaje efekt rotacji w przeciwnym kierunku.

afektywny

Złudzenia afektywne lub afektogenne powstają w wyniku nadmiernej reakcji osoby, zwłaszcza strachu, niepokoju lub podejrzliwości.

Stan ten może pojawić się w ciemną noc, kiedy spacerując po parku lub ulicy, każda napotkana osoba może wydawać się maniakiem.

Lub pod wpływem strachu może pojawić się złudzenie, że zamiast przypadkowego przedmiotu ktoś ma w rękach nóż lub inną niebezpieczną broń.
Dlatego działania popełnione w takim stanie z reguły idą na własną obronę, czasami z poważnymi konsekwencjami.

Ważny!Zaburzenie afektywne jest niebezpieczne dla innych, dlatego przy pierwszych jego oznakach należy trzymać się z daleka od takiej osoby i pilnie wezwać pogotowie.

Patologiczne złudzenia percepcji są regularnie badane w psychologii i psychiatrii jako naruszenie procesu skojarzeniowego osoby chorej psychicznie, jej i zachowania.
Główne cechy i oznaki patologicznych złudzeń to:

indywidualne przejawy, ponieważ ta sama iluzja jest niemożliwa dla kilku osób;
wyłączność fantomu polega na tym, że nie powtarza się on u osób chorych psychicznie;
absolutnie zniekształcenie percepcyjne, to znaczy z jednego rzeczywistego widzialnego obiektu pojawia się inny, bez żadnego podobieństwa;
niezrozumiałość sytuacji, gdy przedmiot wyobraźni całkowicie wypada z rzeczywistości, wykluczając możliwość jakiegokolwiek wyjaśnienia;
brak krytycyzmu i świadomości faktu iluzji jako takiej, chęci poprawienia czegoś;
tendencja do przekształcania fantomu w halucynację;
późniejsze naruszenie zachowania pacjenta, dezorientacja w przestrzeni, może się ukryć, porozmawiać ze sobą, uciec lub zaatakować.

Patologiczne zaburzenia świadomości są warunkowo podzielone na cztery typy: werbalne, organiczne, pareidoliczne i świadomościowe.

Podczas iluzji werbalnych percepcja bodźców dźwiękowych i rozmów innych osób jest zniekształcona.
W rozmowach osób znajdujących się w pobliżu, w radach i pytaniach kierowanych do osób chorych psychicznie, wydają mu się jedynie wyrzuty, ośmieszenia, wyrzuty, a nawet groźby.

Dotyczy to także transmisji telewizyjnych i radiowych – to wszystko jest dla niego tylko apelem. Jednocześnie prawdziwa treść rozmowy lub informacja w ogóle nie dociera do osoby.

W obecności niepokoju, podejrzeń i strachu pojawia się coś takiego jak afektywna iluzja werbalna.

Organiczne zaburzenia w postrzeganiu rzeczywistości nazywane są także metamorfopsjami. Pojęcia te implikują wypaczone lub zniekształcone postrzeganie obiektów w przestrzeni, ich kształtu, koloru, położenia i rozmiaru.
Zmienia się także poczucie stanu spoczynku rzeczywistego obiektu lub jego ruchu. Takie fantomy dzielą się na dwa typy:

Ten rodzaj iluzji został po raz pierwszy wprowadzony przez K. Jaspersa i polega na tym, że pacjent stale myśli, że ktoś jest w pobliżu, mimo że jest w pomieszczeniu zupełnie sam.
To zniekształcenie jest początkiem halucynacji i urojeń.

Pareidolic

Z greckiego para oznacza około, a eidoles oznacza obraz. To złudzenie optyczne przedstawiające fantastyczną lub egzotyczną treść.

W życiu codziennym zamiast obrazu na tapecie czy wzoru dywanu, zamiast korony drzew, kontury chmur jawią się jako bajeczne postacie, postacie figuratywne.
Zwykły i prawdziwy obraz zostaje przekształcony w fantastyczne ptaki, zwierzęta, pojawiają się kolorowe krajobrazy i sceny o różnej treści.

Fantom ten jest dość częstą konsekwencją zażywania substancji odurzających takich jak haszysz, LSD czy opium, a także w stanie skrajnego upojenia alkoholowego. Jest to charakterystyczne dla pacjentów z żywą i silną wyobraźnią. Często obserwuje się to również u osób cierpiących na częste.

W przeciwieństwie do innych przejawów, bardzo trudno jest zatrzymać, a im bardziej pacjent wpatruje się w obiekt, tym bardziej staje się on dla niego realny.

Iluzje są dość interesującym przedmiotem badań naukowców i z roku na rok stają się coraz bardziej popularne wśród zwykłych ludzi. Dlatego lepiej poznać i odróżnić drobne złudzenia zdrowego człowieka od zaburzeń psychicznych.

Miejska konferencja naukowo-praktyczna

uczniowie i młodzi studenci

Koło Naukowe Studenckie „Odkrycie”

MOU „Liceum nr 1656”

Kierunek: FIZYKA

iluzje optyczne

Ukończyli: Gritsai Dmitry,

Kolesow Dmitrij

MOU klasy 9 „Liceum nr 166”

Kierownik:

Puzhuls Irina Nikołajewna,

wyższy nauczyciel fizyki

MOU „Liceum nr 1656”

Tomsk – 2007

Wstęp ...........................................................................................................3

Rozdział I . Wyjaśnienie iluzje optyczne z punktu widzenia

fizyka, biologia, psychologia.

1.1. Proces wzrokowy z punktu widzenia biologii .................................. ...... 5

1.2. Psychologia widzenia .................................................. ............... .................................. .5

1.3. Ocena fizyczna otoczenie .................................................. ...........6

Rozdział II

2.1. Wyobraźnia i rzeczywistość .................................................. ............................... 7

2.2. Niemożliwe liczby- cecha wyobraźni .................................. 8

Rozdział III . Iluzje optyczne.

3.1. Złudzenia optyczne są integralną częścią życia człowieka… 11

3.2. Historia odkryć ……………………………………………………..12

3.3. Klasyfikacja złudzeń optycznych …………………………..12-15

3.3.1. Iluzja przecięcia ………………………………………………..12

3.3.2. Iluzja „przerwy w kontynuacji” …………………………………..13

3.3.3. Iluzja krzywizny ……………………………………………….13

3.3.4. Napromieniowanie ………………………………...………………………...14

3.3.5. Nacisk zewnętrzny na wymiary obiektu …………………………15

Wniosek …………………………………………………………………16

Literatura naukowa ………………………………………………………17

Wstęp.

Obecnie, pomimo rozwoju nauki i technologii, człowiek nadal kieruje się swoimi subiektywnymi ocenami we wszystkich obszarach. Oczywiście, jeśli dotyczy to nauk niematematycznych, to nie ma w tym nic złego, ale jeśli chodzi o szacunki, w przypadku błędu, w którym mogą wydarzyć się rzeczy nieodwracalne, należy zapomnieć o intuicji i posługiwać się przyrządami pomiarowymi. Dotyczy to oczywiście oceny tzw. „na oko”.

Termin „iluzja” jest bardzo powszechny. Niestety nasze oko nie jest dokładnym narzędziem w świecie i dlatego ma tendencję do popełniania błędów. Błędy te nazywane są złudzeniami optycznymi. Znana jest ich bardzo duża liczba i nie wszystkie są tego samego rodzaju, a także przyczyny ich występowania. Oto dwa przypadki z życia wzięte:

W Kalifornii jest góra, o której mówią lokalni kierowcy właściwości magnetyczne. Faktem jest, że na niewielkim odcinku drogi o długości 60 m u podnóża tej góry obserwuje się niezwykłe zjawiska. Ten odcinek jest nachylony. Jeśli silnik samochodu jadącego w dół zostanie wyłączony, wówczas samochód stoczy się do tyłu, tj. w górę zbocza, jakby poddając się „przyciąganiu magnetycznemu” góry. Tę niesamowitą właściwość góry uznano za ustaloną tak niezawodnie, że nawet tablica z opisem zjawiska obnosi się w odpowiednim miejscu na drodze.

Byli jednak ludzie, którzy wątpili, czy góra może przyciągać samochody. Dla celów weryfikacji ten odcinek drogi został zniwelowany. Wynik był nieoczekiwany: to, co wszyscy uważali za wspinaczkę, okazało się 2-stopniowym zejściem. Takie nachylenie może spowodować, że samochód będzie się toczył bez silnika na bardzo dobrej autostradzie.

Złudzenie wzroku wyjaśnia także historie podróżników o rzekach, którymi woda płynie po zboczu. Oto fragment na ten temat z książki pewnego fizjologa, profesora Bernsteina „Zmysły zewnętrzne”: „W wielu przypadkach jesteśmy skłonni do błędnej oceny, czy ten kierunek niezależnie od tego, czy jest pochylony w górę, czy w dół. Idąc na przykład lekko nachyloną drogą i widząc w pewnej odległości inną drogę stykającą się z pierwszą, wyobrażamy sobie, że wzniesienie drugiej drogi jest bardziej strome niż jest w rzeczywistości. Następnie ze zdziwieniem zauważamy, że druga droga wcale nie jest tak stroma, jak się spodziewaliśmy.

Wyjaśnia to fakt, że wybieramy drogę, którą zmierzamy do płaszczyzny głównej, której przypisujemy nachylenie innych kierunków. Nieświadomie utożsamiamy ją z płaszczyzną poziomą, a potem w naturalny sposób wyobrażamy sobie, że nachylenie drugiej ścieżki jest przesadzone.

Ułatwia to fakt, że podczas chodzenia nasze czucie mięśniowe w ogóle nie wychwytuje wzniesień o nachyleniu 2-3 stopni. Na ulicach Moskwy, Kijowa i innych pagórkowatych miast często można spotkać się z iluzją, o której mówi fizjolog. Jeszcze ciekawsze jest kolejne złudzenie optyczne, któremu zdarza się ulegać na nierównym terenie: strumień wydaje nam się płynąć pod górę!

Podczas zjazdu po lekko nachylonej drodze wzdłuż potoku, który ma jeszcze mniejszy spadek, tj. płynie niemal poziomo, wydaje nam się, że strumyk płynie pod górę zbocza. W tym przypadku również kierunek drogi uważamy za poziomy, ponieważ przyzwyczajeni jesteśmy do przyjmowania płaszczyzny, na której stoimy, jako podstawy do oceny nachylenia innych płaszczyzn.

Dlatego, aby ludzie popełniali mniej błędów, bezwarunkowo ufając swoim oczom, muszą wziąć pod uwagę pewne cechy swojego aparatu wzrokowego.

Cele pracy:

1. Wyjaśnij naturę występowania złudzeń optycznych.

2. Wyjaśnić z punktu widzenia biologii, psychologii i fizyki możliwość ich wystąpienia.

3. Klasyfikuj złudzenia optyczne.

4. Pokaż zastosowanie cech naszej wyobraźni na przykładzie figur niemożliwych.

Zadania:

1. Studiuj literaturę.

2. Opanować metodologię analizy i syntezy.

3. Podkreśl istotne cechy rozważanych iluzji.

4. Grupuj iluzje o tych samych zasadniczych cechach.

5. Wyciągnij wnioski.

Nowość naukowa:

Dokonano klasyfikacji złudzeń optycznych.

Rozdział I . Wyjaśnienie złudzeń optycznych

z punktu widzenia fizyki, biologii, psychologii.

1.1. Proces wizualny z punktu widzenia biologii.

Ludzkie oko jest najbardziej złożonym urządzeniem optycznym, za pomocą którego człowiek postrzega 90% otaczającego nas życia. Astronom i fizyk Johannes Kepler w XIX wieku rozważał urządzenie oka z punktu widzenia optyki. Pokazał, że na dnie powstaje obraz otaczających obiektów. Zgodnie z prawami optyki taki obraz powinien być odwrócony. Dlatego noworodek widzi świat do góry nogami. Ale stopniowo mózg zaczyna odwracać obraz i przyzwyczaja się do tego. Ciekawe, że jeśli dana osoba będzie nadal nosić okulary, które odwracają obraz przez długi czas, mózg ponownie postawi go „na nogi”. Ale do dziś ludzie nie stworzyli soczewki podobnej do soczewki oka. W końcu może stać się albo bardziej wypukły, albo mniej „ostry” na bliskich i dalekich obiektach. Ale jeśli ten mechanizm zostanie naruszony, u osoby rozwinie się dalekowzroczność lub krótkowzroczność, więc w tym przypadku musi nosić okulary.

Dno, na które obraz opada i formuje się w zredukowanej formie, przekazuje obraz do siatkówki, która go postrzega. Pomiędzy soczewką a siatkówką znajduje się przezroczyste ciało szkliste przypominające galaretę. Dzięki temu, że wewnątrz siatkówki znajduje się fiolet wizualny, który zanika pod wpływem światła, możemy go dostrzec. Siatkówka składa się z komórek zwanych pręcikami i czopkami. Dzięki pałeczkom postrzegamy czarno-biały obraz. Szyszki rozróżniają kolory: niektóre są niebieskie, inne zielone, a jeszcze inne czerwone. Wszystkie inne kolory są zmieszane z ludzkim okiem.

1.2. Psychologia widzenia.

Jednocześnie wiadomo, że obraz po trafieniu w nasze oko i dotarciu specjalnymi kanałami mózgowymi do siatkówki, przedostaje się do mózgu, gdzie się tworzy. Jednocześnie impulsy układu wzrokowego nie różnią się od impulsów komórek nerwowych nosa, skóry ucha. Mózg postrzega ich wiadomości jako obrazy wizualne tylko dlatego, że wie, skąd pochodzą. Tam osoba przedstawia obraz. Ale dlaczego mózg jest w stanie przedstawić obraz. Psychologia zajmuje się tym problemem już od jakiegoś czasu.

Ludzki mózg, oprócz percepcji, myślenia, pamięci i szeregu innych procesów mentalnych, ma specjalną formę psychiki, która jest charakterystyczna dla ludzi - wyobraźnię.

W niczym innym jak wyobraźnia czyni ideał i enigmatyczny charakter Psyche. Można przypuszczać, że to właśnie wyobraźnia, chęć zrozumienia i wyjaśnienia zwróciła uwagę na zjawiska mentalne w starożytności, wspierała ją i nadal pobudza także współcześnie. Tajemnica tego zjawiska polega na tym, że jak dotąd nie wiemy prawie nic o mechanizmie wyobraźni, w tym o jego podstawach anatomicznych i fizjologicznych. Nawet w której części wyobraźni mózgu jest zlokalizowana, nauka nie jest znana.

Dzięki wyobraźni człowiek tworzy, inteligentnie planuje swoje działania i nimi zarządza. Prawie cała ludzka kultura materialna i duchowa jest wytworem wyobraźni i kreatywności ludzi, a wszyscy już doskonale wiemy, jakie znaczenie ma ta kultura dla rozwoju umysłowego i doskonalenia gatunku Homo sapiens. Wyobraźnia przenosi człowieka poza granice jego chwilowej egzystencji, przypomina mu o przeszłości, otwierając przyszłość. Posiadając bogatą wyobraźnię, człowiek może „żyć” w innych czasach, na które nikt inny nie może sobie pozwolić. Żyjąca istota na świecie. Przeszłość utrwalona jest w obrazach pamięci, arbitralnie wskrzeszana wysiłkiem woli, przyszłość przedstawiana jest w snach i fantazjach.

Wyobraźnia pomaga człowiekowi na wiele sposobów w tych przypadkach życia, gdy praktyczne działania są albo niemożliwe, albo trudne, albo po prostu niewłaściwe (bezużyteczne).

Wyobraźnia różni się od percepcji tym, że jej obrazy nie zawsze odpowiadają rzeczywistości, zawierają elementy fantazji, fikcji. Jeśli wyobraźnia maluje dla świadomości takie obrazy, którym w rzeczywistości nic lub niewiele odpowiada, wówczas nazywa się to fantazją.

1.3. Fizyczna ocena środowiska.

Fizyka natomiast jest Dokładna nauka, żeby zatem nie wdawać się w spór – ważniejsza i konieczna jest fantazja czy rzeczywistość, powiedzmy, że rzeczywistość też odgrywa ważną rolę. Osoba widzi wszystko wokół siebie w zmniejszonym rozmiarze, postrzega tylko promienie słoneczne. Z biologii wiadomo, że oko jest narządem o niedoskonałej dokładności. Mięśnie o różnej sile wpływają na oko, siatkówka ma pewną krzywiznę, oba oczy są umieszczone poziomo, mają martwe punkty i ogólnie: obszar widzenia obuocznego u człowieka jest mały i widzi tylko przed sobą niego, podczas gdy mucha ze swoimi fasetowanymi oczami może widzieć od tyłu i postrzegać ponad 300 obrazów na sekundę!

Dlatego zaufanie do takiego wariantu subiektywnej oceny, jak „na oko”, szczególnie w fizyce, nie jest uzasadnione. Dlatego to, co faktycznie tam jest, odbieramy z zniekształceniami.

Rozdział II . Cechy wyobraźni ludzkiej.

2.1. Wyobraźnia i rzeczywistość

Wyobraźnia może być czterech głównych typów: aktywna, pasywna, produktywna i reprodukcyjna. W obliczu złudzeń optycznych ludzie bez nich oszukają swój umysł, najczęściej nawet tego nie zauważając, a jedynie uciekając się do pomocy przyrządów pomiarowych, odkrywają rozbieżność. Jakiś czas temu udało Ci się to sprawdzić. Spójrz na rysunek 1: istnieją dwa prostopadłe do siebie drążki, które się przecinają.

Są równe, ale wydaje się, że pionowa jest zauważalnie dłuższa od poziomej. Kiedy obserwatorów poproszono o narysowanie faktycznie równych patyków, wynik różnił się od rzeczywistego rozmiaru aż o 33%! Obrazy biernej wyobraźni powstają oprócz woli i pragnienia osoby. Ale żadna fantazja nie jest w stanie wymyślić czegoś, co nie byłoby znane człowiekowi, dlatego: osoba świadomie przedstawi te kije z rozbieżnością 33%, ponieważ jest pewna, że ma rację, a nawet dowiadując się o błędzie, on nadal będzie to robił, bo właśnie w tej formie będą mu równe, zresztą jest to zakorzeniony nawyk, którego prawie nie da się pozbyć.

Jak napisano powyżej, to dzięki wyobraźni człowiek jest w stanie tworzyć. Ale najczęściej impuls procesu twórczego jest aktywny (siłą woli), produktywny (świadome konstruowanie bez odtwarzania tego, co zostało wcześniej stworzone ...) i reprodukcyjny (kopiowanie) typów wyobraźni.

Znacznie rzadziej pasywna wyobraźnia służy jako taki impuls. Choć wiadomo na przykładzie poezji, jak autor mimowolnie komponuje poezję, jednocześnie starając się znaleźć możliwość nagrania nowego rymowanki, aby go nie zgubić. Mówią, że jest inspiracja. Poza tym proces twórczy rozpoczynający się z reguły od wysiłku woli, tj. z aktu wyobraźni, stopniowo porywa autora do tego stopnia, że wyobraźnia staje się spontaniczna i to już nie on tworzy obrazy, ale obrazy posiadają i kontrolują artystę, a on postępuje zgodnie z ich logiką.

2.2. Figury niemożliwe są cechą wyobraźni.

Dlatego celem było bardziej szczegółowe opowiedzenie o szczególnym rodzaju iluzji i rysunków: niemożliwych postaciach i przedmiotach. Pierwszą niemożliwą figurę stworzył w 1934 roku szwedzki artysta Oskar Reuterswerd, przedstawiając dziewięć sześcianów w specjalnej kolejności (ryc. 2).

Peru Reuterswerda posiada setki wariantów. Trzy z nich, łącznie z kostkami, zostały odtworzone w serialu znaczki pocztowe wydany w Szwecji w 1982 roku.

Ale być może najbardziej znaną z niemożliwych figur jest trójkąt Penrose'a (ryc. 3) opublikowany w 1958 roku w British Psychological Journal przez L. i R. Penrose'ów.

Powstały na podstawie rysunku Reuterswerda. Przyglądając się uważnie trójkątowi, widzimy, że wszystkie trzy rogi tej ramy są proste, chociaż jasne jest, że tak nie może być. Tutaj wyuczone od dzieciństwa zasady przedstawiania przedmiotów na płaskiej kartce papieru kolidują ze sobą.

Oliwy do ognia konfliktu wyobraźni ze zdrowym rozsądkiem dolewa rysunek pokazujący, jak można wykonać trójkąt Penrose'a (ryc. 4).

Jak widać wystarczą do tego trzy drewniane kostki i trzy patyczki połączone patyczkami, jak pokazano tutaj, lub klejem - i gotowe!

Pomimo prostoty tego trójkąta można narysować niemożliwą figurę przy użyciu mniejszej liczby elementów. Zwróć uwagę na przykład dwóch prętów (ryc. 5): po prawej stronie leżą jeden na drugim, a po lewej - obok siebie.

Po zrozumieniu zasady rysowania prostych, niemożliwych figur, możesz rysować bardziej złożone. Zwróć uwagę na ten trapez (ryc. 6) - zasada jego rysowania polega na tym, że jego rogi, jeśli przyjrzysz się im bliżej, są w rzeczywistości proste, podobnie jak rogi w niemożliwym trójkącie Penrose'a.

A ten sześcian (ryc. 7) jest niezwykły, ponieważ jeśli przypomnimy sobie jego definicję z geometrii - wszystkie ściany są sobie równe, to wcale nie jest sześcian, chociaż trzy środkowe ściany tworzące odwróconą ikonę Mercedesa są równe , ale reszta, widoczna dla nas z sześciu stron, nie. Oto wyjaśnienie tej niemożliwości.

Znane są figury, w których zanika jeden element lub przerwa między elementami. Zbliża ich zasada rysowania do rysunków „półtora bloku”. Spróbuj policzyć liczbę słupków na tym rysunku 8.

Błędem jest zakładać, że „niemożliwość” jest przeznaczeniem tylko figury geometryczne. Takie efekty stosowali i nadal wykorzystują artyści surrealizmu, futuryzmu i szeregu innych nurtów w malarstwie.

Oto wytwór wyobraźni pewnego artysty (ryc. 9). To niemożliwy kamerton, z którego emanuje zupełnie normalny cień, od którego odchodzą zupełnie normalne, fale dźwiękowe.

Jak wiadomo do teleskopu często dołączana jest mniejsza tuba teleskopowa, tzw. szukacz, który pozwala mniej więcej dokładnie wycelować główny teleskop w tę część nieba, którą chcemy zbadać. Następnie, ile dodatkowych teleskopów jest dołączonych do tego teleskopu (ryc. 10).

A jeśli je znajdziesz, gdzie właściwie jest główna rura!?

Diabelski widelec (ryc. 11) został tak nazwany przez jednego z tych, którzy widzieli „fenomen” transformacji czworoboku z dwoma wychodzącymi prostokątnymi równoległościanami w trójzębne widelce z cylindrycznymi końcami.

Ale tak naprawdę zasada diabelskiego widelca jest bardzo prosta – elementarna. Jak wiadomo, część prostokątnego czworoboku ma tylko trzy boki widoczne z boku, a walec, patrząc z boku, ma dwie linie zakończenia, czyli trzy dodać trzy i podzielić przez dwa - trzy cylindry.

Zgodnie z zasadą „diabelskiego widelca” wiele obrazów jest rysowanych na inne tematy i wątki. Przykładowo na tym zdjęciu (ryc. 12) trzech mężczyzn po lewej stronie niesie trzy rury, a dwóch po prawej pomaga im nieść dwie… sztabki.

I na tym zdjęciu (ryc. 13) wykorzystano właściwości cienia i oczywiście efekt zniknięcia elementu.

Rozdział III . Iluzje optyczne.

3.1. Złudzenia optyczne są integralną częścią życia człowieka

Rząd bardzo Ważne cechy ludzka wizja pozwoliło nam tworzyć obrazy na płaszczyźnie, ale postrzegać w objętości. Ale to jest złudzenie optyczne. Mieszankę kolorów na płótnie odbieralibyśmy jako plamy, a obraz byłby dla nas mnóstwem plam na papierze. Dlatego to, co widzimy na zdjęciu, jest jedynie iluzją życia codziennego.

3.2. Historia odkryć.

Pierwsze badania w dziedzinie optycznych złudzeń geometrycznych wykonał fizyk Oppel. Powstało wówczas ponad 200 prac naukowych na ten temat, w których wszyscy autorzy próbowali znaleźć własne wyjaśnienie tego problemu. Każdy naukowiec od dawna szuka swojej teorii na ten temat, jednak najwyraźniej nikt nie domyślił się, że te złudzenia są bardziej regułą niż wyjątkiem i że te cechy widzenia i percepcji pozostawiają ślad w całym naszym codziennym życiu , a nie tylko na pojedynczych zdjęciach. Starożytni Grecy bardzo dobrze znali specyfikę widzenia - odległość między kolumnami Partenonu była inna, a publiczność była postrzegana tak samo - iluzja. Ale jeden architekt, bliższy naszym czasom, zaprojektował budynek z bardzo dużą dokładnością, a kiedy został zbudowany, okazało się, że patrząc od przodu, linia dachu jest wklęsła na zewnątrz, jeśli z boku, to do wewnątrz. Wszystkie odległości zostały wyraźnie zmierzone, ale nie stwierdzono żadnych niedokładności - cech ludzkiego wzroku. Iluzja. Jednym z zadań tej pracy naukowej była próba sklasyfikowania najsłynniejszych złudzeń optogeometrycznych i wyjaśnienia możliwości pojawienia się niektórych z nich.

3.3. Klasyfikacja złudzeń optycznych.

3.3.1. Iluzja skrzyżowania.

Wróćmy ponownie do obrazu, który pokazuje linie poziome i pionowe (ryc. 1). Jak zauważono, linia pozioma wydaje się znacznie krótsza niż pionowa, jeśli nie skorzystasz z pomocy przyrządów pomiarowych. Jedną z przyczyn tego błędu jest przecinająca się linia pionowa. Powodem naszego błędu jest to, że dana osoba ma widzenie obuoczne - środek ogólnego obrazu postrzeganego przez oczy; w miarę oddalania się od środka wzroku widzenie przestaje być tak wyraźne jak w promieniu lornetki. Dlatego wzrok człowieka jest „przykuty” do linii przecięcia, a to, co jest na lewo i na prawo, wykracza poza promień najjaśniejszego widzenia. Poziom jest podzielony na dwie części i dlatego wydaje się mniejszy, wpadając w słabe boki obrazu.

W rezultacie uzyskuje się bardzo duże błędy, ale pocieszeniem jest to, że powstają one tylko wtedy, gdy eksperymentator zadowoli się jedynie oszacowaniem naocznym, bez uciekania się do pomocy linijki.

3.3.2. Iluzja „przerwy w kontynuacji”.

Iluzja, którą teraz obserwujesz (ryc. 14) znana jest od ponad stu lat. Strzałki są narysowane na końcach dwóch linii o równej długości, do jednej - rozchodzącej się w różnych kierunkach, do drugiej - zbiegającej się ku sobie. Prawa linia wygląda na krótszą niż lewa. Złudzenie to jest najbardziej widoczne, jeśli strzałki dzielą się dokładnie na pół, ale dolna wydaje się znacznie dłuższa niż górna. Po tym, jak obserwator narysował „naprawdę równe” linie, rozbieżność z rzeczywistością wyniosła 33%. Rzecz w tym, że strzałki kierunkowe służą w jednym przypadku jako fałszywe wydłużenie, a w drugim jako skrócenie. Strzałki skierowane ku sobie to „kontynuacja” pionowa linia, a strzałki biegnące w różnych kierunkach, wręcz przeciwnie, są „ogranicznikami” długości.

3.3.3. Iluzja krzywizny.

Dzięki krzywiźnie linii prostych istnieje wiele różnych iluzji. Na tym zdjęciu (ryc. 15) ze względu na tło wydaje się, że te linie wcale nie są liniami równoległymi, ale łukami.

W ta sprawa krzywizna wizualna kojarzy się przede wszystkim z tłem. Faktem jest, że jeśli zauważysz, na pierwszy plan wysuwają się nie dwie linie, ale punkt, z którego wychodzą promienie. Plamka „łańcucha” widzenie obuoczne, a poza nią wychodzą dwie linie. Oczy mają jeszcze jedną bardzo interesującą właściwość: linie proste pod różnorodnością kolorów stają się łukowate. Zwróć uwagę na ten obraz: pokazuje linię prostą przez każdą pionową krzywiznę, ale pod wpływem czarno-białych zygzaków i naprzemienności krzywych i linii prostych wydaje się, że nie ma tu nic prostego.

Wiadomo, że kolory czarno-białe mogą powodować u człowieka wiele złudzeń - tak jest ułożona siatkówka. Dlatego istnieje wiele sposobów zabawy z wadami wzroku. Na tym zdjęciu (ryc. 16) powstaje wrażenie zakrzywionych poziomych linii, ponieważ czarne i białe kwadraty są od siebie przesunięte.

W rzeczywistości linie poziome są równoległe.

3.3.4. Naświetlanie.

Od ponad wieku wiadomo, że na siatkówce oka pojawia się obraz składający się z jasnych i ciemnych obszarów, światło z jasno oświetlonych obszarów niejako wpada do ciemnych obszarów. Nazywa się to napromienianiem. Konsekwencję kontrastu można zaobserwować na rycinie 17.

Na przecięciach białych linii, pomiędzy czarnymi kwadratami tworzą się tzw. przebłyski szarości.

Ciemne obiekty zawsze wydają się mniejsze niż jasne obiekty tego samego rozmiaru. Jeśli weźmiemy pod uwagę jednocześnie czarny okrąg i biały okrąg tej samej wielkości na jasnym tle, wówczas obszar koła będzie nam wydawał się o 20% większy niż obszar koła.

Osoby noszące ciemne ubrania wydają się szczuplejsze niż osoby noszące jasne ubrania. Słońce o zachodzie słońca tworzy „wycięcie” na linii horyzontu.

Napromieniowanie zależy wyłącznie od niedoskonałości naszego aparatu wzrokowego.

3.3.5. Zewnętrzny nacisk na wymiary obiektu.

Ludzki mózg ma jedną niesamowitą właściwość porównywania. Mówiąc więc o wielkości słonia, porównujemy go mentalnie z innymi obiektami i wydaje nam się on gigantyczny. Ale niewiele osób widziało płetwal błękitny w pełnym rozmiarze. Ale jeśli porównamy płetwala błękitnego ze słoniem, wówczas słoń będzie wydawał się wielkości psa. To wyjaśnia inny rodzaj złudzeń wizualnych.

Spójrz na te okręgi (ryc. 19). Wyraźnie widać, że prawe koło jest zauważalnie mniejsze od lewego, ale w rzeczywistości tak nie jest.

Obydwa koła są tej samej wielkości. A winą tej iluzji jest to samo porównanie. Obiekt lewy otoczony jest okręgami o większej średnicy niż lewy i przez to wydaje się, że okrąg prawy jest większy. W prawdziwe życie dziecku nauczyciel w przedszkolu wydaje się olbrzymem, ale dzieci dorastają i gdy dziecko osiągnie ten sam wzrost co nauczyciel, nie będzie mu już takie wydawać.

Trójkąt (ryc. 20) w tym równoległoboku ma równe boki AB i AC, chociaż pod działaniem obiektów zewnętrznych wydaje się, że AB jest dłuższy.

Wniosek.

W tej pracy cechy aparatu wzrokowego, dzięki którym powstają złudzenia optyczne, zostały rozważone i zbadane z punktu widzenia fizyki, biologii i psychologii. Znaleziono i przeczytano artykuły na ten temat. W pracy podjęto próbę sklasyfikowania złudzeń optycznych na kilka głównych typów. Stwierdzono, że winą za ich występowanie są nie tylko cechy oka, ale także mózgu. Dlatego problemu tego nie można badać jednostronnie, posługując się wyłącznie fizyką.

Chciałbym jeszcze raz przypomnieć: zniekształcenie wzroku, o którym napisano powyżej, jest nieodłącznym elementem każdego z nas. Dlatego związane z nimi błędy są nieodłączne zarówno od zwykłych śmiertelników, jak i profesjonalnych artystów, architektów i wielu innych. Pamiętaj: nasze szacunki wielkości geometrycznych są bezpośrednio zależne zarówno od parametrów fizycznych, jak i cechy psychologiczne.

Nawet w najpoważniejszych artykułach i projektach naukowych można popełnić błąd, który może prowadzić do strasznych konsekwencji, wykorzystując nawet niewielki ułamek szacunków na oko.

Literatura naukowa.

1. Aksenova M., Izmailova S. Encyklopedia dla dzieci. Biologia objętościowa. M.,

„Avanta +” 1994. s. 29.

2. Perelman Ya.I. Zabawna mechanika. 1979, s. 123.

3. Perelman Ya.I. Zabawna fizyka. M. 1981, s. 73.

4. Iwanow P.S. Czasopismo „Nauka i Życie”. M. 1989, nr 4, s. 116.

5. Traitaka DI Biologia. Materiały referencyjne. M., „Oświecenie” 1994,

6. Russell K., Carter F. Popraw swoją inteligencję. Mińsk, Potpourri 1996, s.45.

Tekst pracy umieszczony jest bez obrazów i formuł.
Pełna wersja praca dostępna jest w zakładce „Pliki pracy” w formacie PDF

WSTĘP

Znaczenie badań.

Według naukowców około 90% informacji o otaczającym nas świecie człowiek otrzymuje poprzez wzrok. Jednak nie wszystko, co widzimy wokół nas, rzetelnie odzwierciedla rzeczywistość – świadczą o tym złudzenia optyczne czy wzrokowe, z którymi spotykamy się znacznie częściej, niż nam się wydaje. Błędy wizualne są bardzo ciekawe przykłady, odsłaniając cechy interakcji człowieka ze światem.

Zainteresowałem się badaniem złudzeń optycznych, ponieważ współczesne technologie, w tym komputerowe, aktywnie wykorzystują możliwości „oszukiwania” ludzkiej percepcji wzrokowej. To jest zarówno dobre, jak i złe. Z jednej strony takie technologie już teraz umożliwiają transformację otaczającej przestrzeni, podróżowanie w każdy zakątek Ziemi, a nawet do tych wymyślonych przez artystów. światy fantasy korzystanie z urządzeń mobilnych bez opuszczania miejsca. Z drugiej strony nawyk przenoszenia się w świat wirtualnych złudzeń optycznych może skutkować utratą więzi z realny świat nakładając na każdego określone wymagania i obowiązki. Bez względu na to, jak kuszący jest świat wirtualnej rzeczywistości, człowiek nie może stać się w nim lepszy.

Znajomość cech percepcji wzrokowej i możliwości nowoczesnych technologii w zakresie zniekształceń Obiektywną rzeczywistość, w tym poprzez złudzenia optyczne, jest niezbędne współczesnemu człowiekowi do zdrowego postrzegania życia.

Cel- zbadanie możliwości naturalnych i sztucznych zaburzeń percepcji wzrokowej człowieka, które zniekształcają odczuwanie rzeczywistej przestrzeni i w literaturze popularnonaukowej nazywane są „złudzeniami optycznymi”.

Cele badań:

Ujawnienie treści pojęcia „złudzenie optyczne”;

Badanie historii rozwoju tego zjawiska w nauce i kulturze od starożytności do współczesności;

Rozłóż złudzenia optyczne według rodzajów i typów, przeanalizuj wzorce charakterystyczne dla każdej grupy złudzeń optycznych;

Przeprowadzaj eksperymenty potwierdzające występowanie złudzeń optycznych w określonych warunkach;

Przygotowywać pomoce wizualne, pokazanie możliwości tworzenia złudzeń optycznych;

Znajdź wygodne skuteczna metodologia skupianie wzroku w celu oglądania obrazów stereoskopowych (3D);

Dowiedz się, co uczniowie trzeciej klasy Gimnazjum Lingwistycznego Odintsovo wiedzą o złudzeniach optycznych;

Rozważ zakres technologii związanych ze złudzeniami optycznymi w nowoczesny świat, w kulturze miejskiej, przemyśle show, w obszarze technologii wirtualnych.

Hipoteza badawcza.

Pojawienie się złudzeń optycznych wiąże się z naruszeniem zwykłych, stabilnych mechanizmów wizualnej percepcji otaczającej przestrzeni w wyniku zmian warunków środowiskowych lub zmian w działaniu aparatu wzrokowego.

Przedmiot badań: cechy wizualnej percepcji otaczającej przestrzeni.

Przedmiot badań: naruszenia, oszustwa wizualnego postrzegania przestrzeni, objawiające się takimi zjawiskami fizycznymi, nowoczesne technologie oraz produkty kulturalne, takie jak miraże, iluzje optyczne, kino stereoskopowe (kina 3D), stereogramy (obrazy 3D), trójwymiarowa sztuka uliczna itp.

Metody:

Porównanie dowodów historycznych i źródeł dokumentalnych;

Studium literatury naukowej i popularnonaukowej, informacje o złudzeniach optycznych;

Analiza własnych wrażeń wzrokowych z oglądania złudzeń optycznych (w tym kina 3D);

Badanie uczniów III klasy Gimnazjum Lingwistycznego Odintsovo;

Eksperymenty mające na celu odtworzenie warunków powstawania złudzeń optycznych.

Produkt badawczy:

Pomoce wizualne ilustrujące cechy iluzorycznego postrzegania zjawisk rzeczywistości;

Prezentacja prezentująca różne typy i rodzaje złudzeń optycznych.

Część 1. ILUZJE OPTYCZNE

W HISTORII NAUKI I KULTURY

Zjawiska naukowe są interesujące do badania, gdy są powiązane z osobistymi doświadczeniami życiowymi.

Ze złudzeniami optycznymi zetknąłem się po raz pierwszy jakieś trzy lata temu podczas letniego wyjazdu na wieś. W upalny, słoneczny dzień jechaliśmy z rodzicami samochodem asfaltową drogą, na której w oddali wyraźnie widać było kałuże ( Ryż. 1). Jednak gdy samochód zbliżył się do kałuż, te zniknęły. Wtedy rodzice wyjaśnili mi, że przyczyną złudzeń optycznych jest gorące powietrze, które nagrzewa się od gorącego asfaltu i w szczególny sposób załamuje światło słoneczne.

Drugie wrażenie dotyczyło błystek. Któregoś wieczoru kręcąc przędzarkę na stoliku obok lampy stołowej zauważyłem, że podczas jej obrotu obraz przędzarki, przypominający miraż, zwalniając i ponownie przyspieszając, wykonuje płynne ruchy obrotowe w jedną lub drugą stronę. Obracałem pokrętłem zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a jego obraz obracał się na przemian zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Tata mówił mi, że to nie jest łatwe zjawisko fizyczne i zalecono zrobić to samo przy świetle dziennym. Kiedy kręciłem przędzarką w świetle dziennym, nie było mirażu wirującego w różnych kierunkach.

Tata podzielił się kolejnym ciekawe doświadczenie które chcę sprawdzić latem. Jeśli w nocy w ciemności włożysz czubek długiego kija do ognia, poczekaj, aż utworzy się na nim czerwony węgiel, a następnie zacznij nim machać, w powietrzu zawisną koła, ósemki i inne figury, przekazując trajektorię patyk. Oko zobaczy od razu całą trajektorię, a nie błysk iskry ( Ryż. 2).

Jeszcze tego samego wieczoru przeprowadziliśmy z tatą eksperyment: wzięliśmy stary kalkulator z wyświetlaczem LED i zaczęliśmy nim szybko machać w ciemności. W powietrzu wisiały nie spójne linie, ale naszyjniki z czerwonych cyfr, niczym nałożone na siebie klatki filmowe. Nie było żadnych pasków ani linii. To było niesamowite.

Wtedy dowiedziałem się, że wszystkie te zjawiska – złudzenia optyczne – należą do pola, które nazywa się złudzeniami optycznymi. Świat złudzeń optycznych okazał się bardzo bogaty i różnorodny. A ja chciałam to zrozumieć.

Okazało się, że naukowcy zaczęli systematycznie badać złudzenia optyczne około połowy XIX wieku, kiedy to pojęcie weszło do użytku. „Optyka” (od starogreckiego ὀπτική – wygląd lub wzrok) to dziedzina fizyki zajmująca się badaniem natury światła i jego interakcji z materią, m.in. Ludzkie ciało. A słowo „iluzja” (od łacińskiego illusio - złudzenie, oszustwo) - wskazuje na zniekształcenie postrzegania rzeczywistości, oszukiwanie zmysłów.

Pomimo tego, że historia naukowych badań złudzeń optycznych liczy około 150 lat, ludzie znali to zjawisko już w starożytności.

Wielki grecki filozof Arystoteles napisał w 350 roku p.n.e.: „Naszym zmysłom można ufać, lecz nadal łatwo je oszukać”. Zauważył na przykład, że jeśli przez długi czas patrzysz na wodospad, a potem patrzysz na nieruchome zbocze góry, może się wydawać, że skały poruszają się w kierunku przeciwnym do strumienia. Współcześni badacze nazywają to zjawisko optyczne efektem ruchu lub iluzją wodospadu.

Znana od czasów starożytnego rzymskiego astronoma Ptolemeusza, iluzja postrzegania ciał niebieskich w powiększonej objętości w momencie ich zbliżenia się do horyzontu, nadal cieszy się powszechnym zainteresowaniem.

Już w starożytności podróżnicy i nawigatorzy napotykali miraże na pustyniach i w rozległych morzach. Potem bali się złudzeń optycznych, bo myśleli, że jest to wynik działania złych duchów. Miraże odzwierciedlały nie tylko piękne zamki czy wyspy, jak mówią o tym starożytne legendy, ale także zwykłe łodzie, statki, budynki.

Wielu podróżników, zwiedzionych ulotnymi wizjami pustynnych oaz, zmarło z pragnienia. Już teraz, w XXI wieku, dla podróżnych sporządzane są specjalne mapy, na których zaznaczono miejsca, w których zwykle obserwuje się miraże. Przewodniki te wskazują, gdzie można zobaczyć studnie, a gdzie – gaje palmowe, a nawet pasma górskie.

Ofiarami miraży często padają karawany na pustyni Erg-er-Ravi w Afryce Północnej. Przed ludźmi „na własne oczy” w odległości 2-3 kilometrów pojawiają się oazy, które w rzeczywistości są oddalone o co najmniej 700 kilometrów.

Wśród nawigatorów setki lat temu istniały legendy o statkach widmach „ latający Holendrzy„- iluzje, które nazywano także„ Fata Morgana ”(od mitycznej wróżki Morgany, która żyje na dnie morza i zwodzi żeglarzy).

Oto kilka innych interesujących dowodów historycznych.

Pewna osoba w 1852 roku widziała z odległości 4 kilometrów dzwonnicę w Strasburgu bardzo blisko. Obraz był gigantyczny, jakby dzwonnica pojawiła się przed nim powiększona 20 razy.

3 kwietnia 1900 roku obrońcy twierdzy Bloemfontein w Anglii zobaczyli na niebie formacje bojowe armii brytyjskiej zresztą tak wyraźnie, że można było rozpoznać guziki na czerwonych mundurach oficerów. Uznano to za zły omen i twierdza poddała się dwa dni później.

W 1902 roku amerykański naukowiec Robert Wood sfotografował dwóch chłopców spokojnie brodzących między jachtami po wodach Zatoki Chesapeake. Co więcej, wzrost chłopców na zdjęciu przekraczał 3 metry.

10 grudnia 1941 roku o godzinie 11:00 ekipa brytyjskiego dostawcy transportu znajdującego się na Malediwach zauważyła na horyzoncie płonący statek. „Sprzedawca” ruszył na ratunek potrzebującym, ale godzinę później płonący statek przewrócił się na bok i zatonął. „Sprzedawca” zbliżył się do rzekomego miejsca śmierci statku, lecz pomimo dokładnych poszukiwań nie znalazł żadnych wraków ani plam oleju opałowego. W porcie docelowym w Indiach dowódca „Sprzedawcy” dowiedział się, że w tym samym momencie, gdy jego zespół obserwował tragedię, w pobliżu Cejlonu tonął krążownik zaatakowany przez japońskie bombowce torpedowe. Odległość między statkami w tym czasie wynosiła 900 kilometrów.

Należy zauważyć, że w obliczu różnych naturalnych iluzji ludzie nauczyli się wykorzystywać pewne wzorce optyczne do własnych celów. Także w Starożytna Grecja wzory te zostały celowo zastosowane w architekturze, aby stworzyć pożądane wrażenia przestrzenne, na przykład sprawiać wrażenie zwiększania wysokości i powierzchni sal. Architekci czasami celowo naruszali geometrię budowli: zmieniali proporcje, odchylali elementy od pionu lub poziomu, zniekształcali ich kontury itp. Za pomocą takich technik udało im się „przechytrzyć” wizję.

Na przykład starożytni architekci zauważyli, że jasne obiekty na ciemnym tle wydają się większe niż w rzeczywistości, podczas gdy ciemne obiekty na jasnym tle wręcz przeciwnie, są mniejsze. Rzymski architekt i inżynier Marek Witruwiusz, żyjący w I wieku p.n.e., opowiedział o swoich wrażeniach: kiedy ciemność i światło łączą się, światło „pożera” ciemność. Rzeczywiście, w białych ubraniach osoba wygląda na pełniejszą niż na czarno, a gałęzie drzew w promieniach słońca stają się zauważalnie „cieńsze”.

Biorąc pod uwagę ten wzór, architekci starożytnej Grecji poszli na łatwiznę - zaczęli tworzyć kolumny swoich budynków o różnej grubości. Przykładem jest słynny Partenon – główna świątynia ateńskiego Akropolu, zbudowany w latach 447-438 p.n.e. ( Ryż. 3). Jej twórcy, architekci Iktin i Kallikrates, wzięli pod uwagę, że tłem dla narożnych kolumn będzie jasne niebo Hellady, a dla reszty ciemne tło tworzone przez sanktuarium świątyni. Dlatego poszerzyli narożne kolumny i zmniejszyli odległość między nimi a sąsiednimi kolumnami. Dzięki tym „poprawkom” z daleka wszystkie kolumny wyglądały dokładnie tak samo, a różnicę między nimi stwierdzono dopiero podczas bezpośredniego pomiaru.

Inne złudzenia optyczne czają się w architekturze Partenonu: gdy oko „przesuwa się” wzdłuż kolumnady, wypełniona nią przestrzeń optycznie się wydłuża, przez co budynek wydaje się bardziej rozciągnięty, bardziej majestatyczny. Z tego samego powodu budynki ozdobione ozdobami i rzeźbami wydają nam się większe niż te bez dekoracji.

Starożytni Grecy również stosowali tę technikę: odrzucali elementy górnej części budowli z pozycji pionowej. Na przykład fronton ustawiono pod kątem, lekko pochylony do przodu – coś w rodzaju sposobu, w jaki wiesza się obrazy w galeriach. Architekci wiedzieli już, że linie pionowe i poziome wydają się nierównoległe, gdy mają znaczną długość. Aby kolumny budynku nie odbiegały wizualnie, podczas montażu zostały lekko przechylone do wewnątrz. Aby kolumny nie sprawiały wrażenia wklęsłych, zostały nieco pogrubione na poziomie jednej trzeciej wysokości. Technikę tę nazwano „entasis”. greckie słowo entasis (napięcie, wzmocnienie). Dodatkowo kolumny zwęziły się ku górze, wizualnie je wydłużając i czyniąc mniej masywnymi.

Kolejnym oryginalnym osiągnięciem architektonicznym Greków było wzniesienie przez nich wewnętrznej kolumnady w świątyniach, czasami dwupiętrowych. Na przykład w Partenonie zrobiono to, aby uzyskać iluzję większej wysokości posągu bogini Ateny, zainstalowanego w sanktuarium. Na tle dwupiętrowego budynku wydawał się większy niż jest, a przez to wyglądał bardziej uroczyście i majestatycznie.

Optyczne prawa percepcji przestrzeni były również znane starożytnym rosyjskim architektom. Jednym z przykładów jest Katedra Trójcy Świętej w Ławrze Trójcy Sergiusza, zbudowana w 1422 roku nad trumną Św. Sergiusz Radoneż ( Ryż. 4). Ściany zewnętrzne posiadają zauważalny spadek w kierunku środka budynku, co potęguje wrażenie stabilności całego budynku. Bęben ze szczelinowymi oknami, na którym wznosi się kopuła świątyni, zwęża się ku górze. Ta technika wizualnie rozciąga świątynię, wygląda na wyższą niż w rzeczywistości.

W Sobór pojawia się kolejna iluzja: w środku wydaje się być wyższa, niż jest w rzeczywistości. Efekt ten osiąga się nie bez korekt geometrii konstrukcji. Na przykład podczas budowy Katedry Trójcy Świętej ściany pochylono do wewnątrz nad łukami portali i filarami, które służyły jako podpory sklepienia. Jeszcze większy efekt wysokości tworzą strome linie łuków i sklepień.

W XIX wieku rozpoczęły się aktywne badania wzorców percepcji i cech ludzkich zmysłów. To właśnie wtedy badacze zaczęli klasyfikować złudzenia optyczne i analizować przyczyny ich występowania.

Wkrótce iluzjami optycznymi zainteresowali się także artyści – w latach 50. XX w. pojawił się cały nurt w sztuce poświęcony złudzeniom optycznym – op-art (od angielskiej sztuki optycznej – „optical art”). Uważany jest za jednego z twórców op-artu francuski artysta i rzeźbiarz Victor Vasarely - jego twórczość jest często cytowana jako jasne przykłady iluzje optyczne ( Ryż. 5).

W początek XXI wieku zainteresowanie mechanizmami percepcji wzrokowej stale rośnie - nowe teorie naukowe, za pomocą którego naukowcy próbują wyjaśnić mechanizmy powstawania złudzeń optycznych. Zainteresowanie tym problemem jest tak duże, że od dziesięciu lat co roku organizowane są konkursy na najlepszą iluzję optyczną.

Dziś iluzje wizualne są aktywnie wykorzystywane w architekturze, designie, sztuce (w tym popularnej sztuce ulicznej), sztuce cyrkowej, a nawet w sprawach wojskowych. Iluzje wizualne stały się podstawą kinematografii i telewizji, wielu nowoczesnych technologii komputerowych (w tym wirtualnych). Wiele z nich jest bardzo interesujących i ekscytujących. Ściśle splecione z rzeczywistością, mają ogromny wpływ na światopogląd człowieka. Jednakże pozostałe złudzenia, czyli wizualne oszustwo, niosą ze sobą ryzyko zniekształconego postrzegania świata i jego wzorców. Aby nie ulec oszustwu, należy je przestudiować.

Część 2. RODZAJE I TYPY

ILUZJE OPTYCZNE

W tej części pracy zaproponowano klasyfikację złudzeń optycznych ze względu na rodzaje oraz wyjaśniono możliwe przyczyny ich występowania.

Jak można wywnioskować z materiału części 1 pracy, przyczyna złudzeń optycznych wiąże się ze zmianami w środowisku zewnętrznym, przez które przechodzą promienie świetlne. Dlatego złudzenia optyczne często pojawiają się tam, gdzie współistnieją lub oddziałują różne media: powietrze i ciecz, strumienie gorącego i zimnego powietrza; gdzie obok siebie różne przedmioty: blisko i daleko, wysoko i nisko.

W ten sam sposób przyczyną złudzeń optycznych może być naruszenie mechanizmów percepcji wzrokowej, to znaczy zmiana w pracy narządów wzrokowych i ludzkiego mózgu. W tym przypadku zniekształcenia w postrzeganiu obiektów i obrazów są spowodowane nie ośrodkiem, przez który przechodzą promienie świetlne, ale samymi narządami wzroku. Ponieważ obrazy widzialne są wynikiem długiego łańcucha analizy sygnałów świetlnych, który obejmuje aparat optyczny oka, siatkówkę i wiele sekcji mózgu układu wzrokowego, oczywiste jest, że różne złudzenia wzrokowe odzwierciedlają funkcjonowanie różnych połączeń tej ścieżki.

Kolejnym kryterium, które można wprowadzić w celu klasyfikacji złudzeń optycznych, jest ich naturalny lub sztuczny charakter. Przecież człowiek spontanicznie i często niespodziewanie napotyka pewne złudzenia optyczne w przyrodzie i życiu, a inne od czasów starożytnej Grecji były celowo wykorzystywane do ozdabiania otaczającego nas świata lub dla rozrywki.

Jeśli wziąć pod uwagę oba kryteria, okazuje się, że złudzenia optyczne można podzielić na 4 kategorie warunkowe:

1. Naturalne, spowodowane załamaniem światła w otoczeniu.

2. Naturalny, związany ze specyfiką mechanizmu percepcji wzrokowej.

3. Sztuczne, wykorzystujące możliwości przekształcania otaczającej przestrzeni.

4. Sztuczne, wykorzystujące cechy percepcji wzrokowej.

Spójrzmy na kilka przykładów z literatury popularnonaukowej i Internetu. Różne badane źródła wykazały ogromną różnorodność świata złudzeń optycznych.

1. Naturalne iluzje spowodowane zmianami w środowisku.

Miraż to gra promieni świetlnych. Słowo „miraż” pochodzi od francuskiego słowa i oznacza „odbijać się jak w lustrze”, a powietrze działa jak „lustro”. Okazuje się, że powietrze składa się z kilku warstw, które mają różną temperaturę i gęstość. Kiedy promienie przechodzą z jednej warstwy na drugą, zaczynają się załamywać, a jeśli różnica temperatur pomiędzy warstwami jest duża, wówczas promienie na ogół zaczynają się odbijać, tworząc iluzje zwane mirażami. Na przykład na pustyni piasek nagrzewa się pod wpływem słońca, dolna warstwa powietrza nagrzewa się i zaczyna odbijać przedmioty jak lustro. Gorsze miraże można zaobserwować np. na nagrzanej słońcem drodze asfaltowej.

Fata Morgana - miraże, które żeglarze widzą nad powierzchnią wody - wykonuje złożone sztuczki: obraz tego mirażu jest złożony, zmienia się. Może się przewracać, kurczyć, rozciągać. To piękne zjawisko optyczne powstaje w wyniku załamania promieni słonecznych przechodzących przez nagrzane warstwy powietrza.

Innym rodzajem naturalnych iluzji spowodowanych zmianami w środowisku zewnętrznym są aureola (ryc. 8).

Jeśli Słońce znajduje się nisko nad horyzontem, a w atmosferze znajdują się mikroskopijne kryształki lodu, obserwatorzy mogą zauważyć kilka jasnych, opalizujących plamek po prawej i lewej stronie Słońca. Te dziwaczne aureole słoneczne podążają za oprawą po niebie, niezależnie od tego, w którą stronę jest ona skierowana.

W ciągu dnia aureola pojawia się wokół Słońca, a nocą wokół Księżyca lub innych źródeł światła, takich jak latarnie uliczne. Istnieje wiele odmian aureoli. Prawie wszystkie aureole powstają w wyniku załamania światła przechodzącego przez kryształki lodu. Wygląd halo zależy od kształtu i ułożenia tych małych kryształów.

2. Naturalne iluzje spowodowane osobliwościami percepcji wzrokowej.

Ten rodzaj iluzji obejmuje martwy punkt, zjawiska napromieniowania, bezwładność percepcji wzrokowej i wiele innych.

Dostępność ślepy punkt czyli obszar na siatkówce każdego oka, który nie odbiera światła, wynika z tego, że w miejscu wejścia nerwu wzrokowego do oka nie ma światłoczułych zakończeń włókien nerwowych. Obrazy obiektów spadających na to miejsce siatkówki nie są przekazywane do mózgu. Wydawać by się mogło, że martwy punkt powinien uniemożliwiać nam zobaczenie całego obiektu, jednak w normalnych warunkach tego nie zauważamy. Po pierwsze dlatego, że obrazy obiektów padających na martwy punkt jednego oka nie są rzutowane na martwy punkt drugiego oka. Po drugie, ponieważ rozwijane części obiektów są wypełnione obrazami sąsiadujących części znajdujących się w polu widzenia.

Zjawisko naświetlanie często zdarza się w życiu. Jasne obiekty na ciemnym tle wydają nam się większe niż ciemne na jasnym ( Ryż. 9). Osoby w ciemnych ubraniach wyglądają na szczuplejsze niż w jasnych. Patrząc na słońce przez koronę brzozy, liście wydają nam się mniejsze niż w rzeczywistości. Patrząc na młody sierp Księżyca, może się wydawać, że jego promień jest większy niż promień samego Księżyca.

Bezwładność wzroku. Istota tego złudzenia optycznego polega na tym, że siatkówka oka (dno oka) pod działaniem promieni świetlnych zatrzymuje powstały obraz przez pewien czas. Efekt jest tym silniejszy, im większy jest kontrast kolorów i jasność obserwowanego wzoru. Dlatego też mamy okazję w ciemności „rysować” różne wzory patykiem rozżarzonym węglem.

Bezwładność widzenia może również wyjaśniać fakt, że wizja niejako „równoważy” jedno żywe wrażenie z przeciwieństwem. Na przykład, jeśli patrzysz na negatyw przez długi czas i bez przerwy, to po zamknięciu oczu możesz zobaczyć ten sam resztkowy, rozpływający się obraz, ale w pozytywnym. Kolory czarny zmieniają się w biały, czerwony w zielony, niebieski w żółty i odwrotnie.

Stacja Moskwa pierścień centralny„Centrum Biznesu” przykryte jest szmaragdowozielonym, przezroczystym dachem – niczym w „Czarnoksiężniku ze Szmaragdowego Miasta” ( Ryż. 10). Kiedy w pociągu opuścisz kopułę tej stacji, wszystko wokół ciebie przez kilka sekund wydaje się czerwonawo-różowe. W ten sposób objawia się bezwładność percepcji wzrokowej.

Względność postrzegania rozmiarów obiektów naturalnych.

Kiedy księżyc w pełni jest nisko nad horyzontem, wizualnie ma wiele większy rozmiar niż wtedy, gdy jesteśmy wysoko na niebie ( Ryż. jedenaście). Zjawisko to niepokoiło wielu naukowców, którzy próbowali znaleźć dla niego rozsądne wyjaśnienie. Dziś powszechnie przyjmuje się, że jest to zwykłe złudzenie optyczne. Wiadomo, że wizualne postrzeganie wymiarów widoczne dla człowieka obiekt jest wyznaczany na podstawie wymiarów innych obiektów obserwowanych w sąsiedztwie. Kiedy Księżyc znajduje się nisko nad horyzontem, widoczne są domy, drzewa i inne mniejsze i zwykle ciemniejsze obiekty. Na ich tle nocna oprawa wydaje się większa, niż jest w rzeczywistości.

Wyjaśnia tę samą zasadę względności postrzegania rozmiarów obiektów naturalnych Złudzenie Ebbinghausa (ryc. 12). Rozmiary pomarańczowych kółek są takie same, ale nasz wzrok nas zwodzi: wydaje się, że pomarańczowe kółko otoczone małymi kulkami jest większe. Obiekty zawsze będą wyglądać na większe niż ich rzeczywisty rozmiar na tle mniejszych obiektów i odwrotnie.

Równie dobrze znaną iluzją postrzegania wielkości jest Złudzenie Mullera-Lyera (ryc. 13). Patrząc na zdjęcie, wielu powie, że odcinek ze strzałkami skierowanymi na zewnątrz jest dłuższy niż odcinek ze strzałkami skierowanymi do wewnątrz. W rzeczywistości segmenty są równe.

Innym przykładem tego rodzaju iluzji jest Iluzja Ponzo (ryc. 14). Wszystkim wydaje się, że daleki segment jest większy niż bliższy. Jednak są równi. Iluzja powstaje na skutek błędu w naszym mózgu, ponieważ jest przyzwyczajony do tego, że im obiekt dalej, tym jest on mniejszy.

Iluzje zniekształceń kształtu.

Linie równoległe będą postrzegane jako nierównoległe, jeśli spojrzymy na nie na tle wzajemnie przecinających się linii ukośnych ( Ryż. 15). Koło traci swój regularny kształt, oglądane na tle zakrzywionych linii.

Ten rodzaj iluzji znajduje swoje wytłumaczenie w tym, że wyraźne cechy tła wpływają na postrzeganie obiektów znajdujących się na tym tle.

3. Sztuczne iluzje związane z celową zmianą (zniekształceniem) otaczającej przestrzeni.

Ten rodzaj iluzji obejmuje dużą liczbę znalezisk ludzkich, które mają na celu oszukać percepcję wzrokową poprzez zmianę otaczającej przestrzeni. Ta metoda jest aktywnie wykorzystywana przez iluzjonistów. Iluzje w cyrku powstają dzięki zastosowaniu specjalnych urządzeń - podwójnego dna, specjalnych sprężyn, ukrytych przegród, pewnej instalacji luster. Pomysłowe urządzenia dokonują wszelkiego rodzaju „tajemniczych” zniknięć i pojawiania się rzeczy i ludzi, służą do unoszenia przedmiotów i ludzi w powietrzu ( Ryż. 16), piłowanie ich lub palenie.

Ale nie tylko iluzjoniści celowo zniekształcają nasze wizualne postrzeganie otaczającego nas świata. Jak widzieliśmy, aktywnie z niego korzystają architekci (od czasów starożytnej Grecji), a także artyści i projektanci.

Na przykład iluzoryczny Stopiony Dom ( Ryż. 17). To tylko rysunek na plandece, która przykrywała dom w Paryżu, który jest w rekonstrukcji. Pomysł i realizacja należą do artysty Petera Davali.

Jeden z najlepsze przykłady złudzeniem optycznym w architekturze jest Izba Celna w Melbourne w Australii ( Ryż. 18). Każde piętro domu ma tę samą wysokość, chociaż wydaje się, że albo się rozszerzają, albo zwężają. Dom ten odtwarza tzw. „iluzję ściany kawiarni”, którą zauważono w 1979 roku w jednej z kawiarni w angielskim Bristolu.

Zwodnicze graffiti w stylu street artu robią dziś równie żywe wrażenie na mieszkańcach miasta: rysunki na ścianach domów czy na asfalcie ( Ryż. 19-21). Pod pewien kąt oglądając, wyglądają bardzo imponująco!

„Liczby niemożliwe”. Ciekawe złudzenia optyczne wywołane próbą przedstawienia przez naszą świadomość w rzeczywistości obrazu widzialnego należą do klasy tzw. figur „niemożliwych” ( Ryż. 22). Takie figury są dwuwymiarowym obrazem trójwymiarowych, trójwymiarowych obiektów. Jednak po bliższym przyjrzeniu się staje się jasne, że takie liczby naruszają zwykłe wzorce.

Niezapomnianym przykładem złożonej sztucznej transformacji otaczającej przestrzeni jest pokój Amesa. Ten pokój nieregularny kształt używany do tworzenia iluzji optycznych 3D. Pokój zaprojektowany przez amerykańskiego okulistę Alberta Amesa jest tak zbudowany, że od przodu wygląda jak zwykły sześcienny pokój z tylną ścianą i dwiema bocznymi ścianami równoległymi do siebie i prostopadłymi do poziomych płaszczyzn podłogi i sufitu. Jednak prawdziwy kształt pomieszczenia jest trapezowy: ściany są pochylone, sufit i podłoga również są pochylone, a jeden z rogów jest znacznie bliżej obserwatora wchodzącego do pomieszczenia niż drugi.

W wyniku złudzenia optycznego osoba stojąca w jednym rogu jawi się obserwatorowi jako olbrzym, natomiast osoba stojąca w innym rogu wydaje się karłem. Iluzja jest na tyle przekonująca, że osoba przechodząca od lewego do prawego rogu „rośnie” lub „kurczy się” na naszych oczach.

Zasada pokoju Amesa jest szeroko stosowana w filmie i telewizji do tworzenia efektów specjalnych, gdy osoba o faktycznie normalnym wzroście musi zostać pokazana jako olbrzym lub karzeł.

4. Sztuczne, mające na celu zmianę (oszukanie) pracy percepcji wzrokowej.

Przykładem tego typu iluzji jest złudzenie optyczne „Obracające się węże” (ryc. 23), który został opracowany przez japońskiego naukowca Akiyoshi Kitaokę. Wrażenie ruchu nieruchomego obrazu pojawia się, gdy oko przylega do drobnych szczegółów, jakby „czuło” obraz. Jeśli przestaniesz patrzeć, iluzja ruchu zniknie.

Ten sam obracający się obraz może obracać się w różnych kierunkach. Większość iluzji ruchu nieruchomych obrazów opiera się na regularnym powtarzaniu fragmentów o różnej jasności lub kolorze. Patrząc na nie, oko wykonuje szybkie ruchy ślizgowe – sakady. Sakady odgrywają kluczową rolę w radzeniu sobie z tego typu iluzjami. Podczas eksperymentów naukowcy odkryli, że patrząc na takie zdjęcia, aktywują się te same neurony, co podczas patrzenia przez okno pędzącego pociągu, gdy wydaje się, że krajobraz „przejeżdża obok”, a nie odwrotnie.

zdjęcia stereoskopowe nie tylko ciekawe i niezwykłe ( Ryż. 24, 25). Na pierwszy rzut oka są to nieczytelne wzory, ale jeśli dobrze się przyjrzycie obrazowi, zobaczycie, co tak naprawdę jest na nim przedstawione. Aby to zrobić, powinieneś spróbować ponownie skupić wzrok na warunkowym punkcie za obrazem, jednocześnie łącząc podobne wzory, które są w pobliżu. Następnie obraz stereo zacznie się rozszerzać głębiej i szerzej, odsłaniając dla oka niewidoczną wcześniej trójwymiarową przestrzeń z trójwymiarowymi figurami.

Część 3. BADANIA EKSPERYMENTALNE

ILUZJE OPTYCZNE

Aby przetestować hipotezę i odtworzyć warunki powstawania złudzeń optycznych, przeprowadzono kilka praktycznych eksperymentów.

Doświadczenia dotyczące załamania światła w różnych ośrodkach.

1. Dokonano obserwacji kolorowego obrazu znajdującego się za garnkiem z wrzącą wodą i stwierdzono, że unosząca się para zniekształca (załamuje) promienie świetlne docierające z obrazu do oka.

2. Sprawdzono, czy obraz za słojem z wlaną do niego wodą (np. strzałki) zmienia się w lustrzane odbicie. Warstwy wody i szkła załamują promienie świetlne.

3. Przeprowadzono eksperyment dotyczący percepcji wzrokowej szklanej kulki w dwóch środowiskach: w słodkiej wodzie i w olej słonecznikowy. W szklance wody kulka była wyraźnie widoczna, a w oleju praktycznie niewidoczna ( Ryż. 26). Wyjaśnienie znaleziono w literaturze popularnonaukowej: współczynniki załamania światła dla szkła i oleju są prawie takie same, a przezroczyste obiekty o tym samym współczynniku załamania światła wizualnie się łączą.

Eksperyment odkrywający mechanizm bezwładności percepcji wzrokowej.

1. Oglądanie kilku filmów z negatywem kolorowy obraz zastąpione przez czarno-białe, pokazało, że taki obraz jest wizualnie odbierany jako kolor - siatkówka „maluje” go przeciwstawnymi kolorami: - czarny zostaje zastąpiony białym, zielony - czerwonym; żółto - niebieski i odwrotnie.

2. Podobny efekt można było zaobserwować, gdy pociąg wyjeżdżał spod zielonej kopuły stacji Delovoy Tsentr moskiewskiego centralnego okręgu ( Ryż. 10): wszystko wokół nabrało czerwonawo-różowego odcienia.

Wyjaśnienie tego zjawiska znaleziono w literaturze popularnonaukowej. Czopki (komórki receptorowe) w dnie postrzegają trzy kolory: czerwony, zielony i niebieski. Jeśli długo i uważnie patrzysz na kolor zielony, odpowiedzialne za niego receptory ulegają przeciążeniu i zamiast nich aktywnie działają receptory czerwony i niebieski.

3. Mechanizm bezwładności percepcji wzrokowej badano na szybko zmieniających się obrazach za pomocą specjalnej szybko obracającej się tektury, na której z jednej strony narysowano akwarium, a z drugiej rybę. Zdjęcia zostały połączone - ryba wpadła do akwarium. Zakupiono i przestudiowano także album „Kinematografia”. Stwierdzono, że ruch specjalnej wykładanej płyty wizualnie łączy poszczególne „kadry” i stwarza iluzję animacji obrazów.

4. Kolejnym uderzającym eksperymentem było stworzenie górna lub tarcza Banhama (ryc. 27). Czarno-białe paski po obróceniu tworzyły iluzję koloru. Było widać fiolet, zielonkawo i brązowe kolory które w rzeczywistości nie istniało. Co ciekawe, naukowcy nadal nie mają dokładnego i ostatecznego wyjaśnienia tej iluzji.

Eksperyment ujawniający efekt stroboskopowy.

Tajemnica mirażu obrotowego obracającego się naprzemiennie w jedną lub drugą stronę, o której była mowa na początku pracy, wiąże się z tak zwanym efektem stroboskopowym. Jak stwierdzono, przyczyną pojawienia się tej iluzji jest szybkie, niezauważalne migotanie sztucznych źródeł światła. To migotanie „klatka po klatce” uwydatniało różne pozycje płatków przędzarki, tak że dla oka wydawało się, że wiruje ona w jedną lub drugą stronę. Światło dzienne nie migocze, więc iluzji tej nie zaobserwowano w warunkach naturalnych.

Na oko wydaje się, że przędzarka obraca się w przeciwnym kierunku, gdy w każdej kolejnej pozycji oświetlonej migoczącą lampką płatek przędzarki „nie ma czasu” dotrzeć do punktu, w którym znajdował się w momencie poprzedniego błysku.

Efekt stroboskopowy wyjaśnia zjawisko obserwowane czasem w kinie, gdy na przykład koła zaczynają się obracać w odwrotnym kierunku. pojazd kierunek. Kadry filmu naprzemiennie „chwytają” takie pozycje kręcącego się koła, które tworzą iluzję odwrotnego obrotu.

„Naszyjniki” liczb na kalkulatorze również wyjaśniono migotaniem Lampy LED wyświetlacz; podczas szybkiego ruchu kalkulatora w powietrzu, każdy „błysk” „zawieszał” w swojej własnej, osobnej „ramce”. Ale ramki nakładały się na siebie ze względu na bezwładność widzenia. Co ciekawe, ludzki mózg niejako opóźnia na kilka chwil poszczególne obrazy wizualne, dzięki czemu szybko zmieniające się wrażenia łączą się w spójny całościowy obraz. Dlatego w ciemności za pomocą rozpalonego węgla można rysować w powietrzu różne linie i inne figury.

Okazało się, że już w 1765 r Fizyk francuski Chevalier d'Arcy przedstawił Akademii Nauk raport z eksperymentu z obracającym się w ciemności kołem, do którego krawędzi przyczepiono rozżarzone węgle. Na podstawie tego doświadczenia d'Arcy ustalił, że czas trwania „trwałości siatkówki oka ludzkiego”, czyli opóźnienia obrazu wzrokowego, trwa około trzynastu setnych sekundy. Według współczesnych koncepcji - około 0,06 sekundy.

Przesłuchanie uczniów klas 3-4 Gimnazjum Lingwistycznego Odintsovo.

Ankieta przeprowadzona wśród uczniów klas 3-4 Gimnazjum Lingwistycznego Odintsovo (patrz załączniki nr 1, 2) wykazała, że uczniowie Szkoła Podstawowa generalnie są słabo zorientowani w złudzeniach optycznych, łatwo dają się nabrać na wizualne oszustwa. Na cztery kluczowe pytania testowe jedynie 39% uczestników badania (nieco ponad 1/3) udzieliło prawidłowych odpowiedzi. I żaden z 44 uczestników ankiety nie był w stanie poprawnie rozpoznać stereoskopowego obrazu pokazanego na samym końcu testu.

WNIOSEK

W trakcie badania doszliśmy do wniosku, że należy zwrócić uwagę na świadomość procesu własnej percepcji wzrokowej, trzeba nauczyć się panować nad własnymi wrażeniami, sprawdzać siebie i nie ufać wszystkiemu wzrokiem. Należy podłączyć logikę i dokonać niezbędnych pomiarów.

W trakcie prowadzenia badań i eksperymentów praktycznych stwierdzono, że występowanie złudzeń optycznych wiąże się z naruszeniem zwykłych, stabilnych mechanizmów wizualnej percepcji otaczającej przestrzeni, a także ze zmianami (zakłóceniami) w funkcjonowaniu mechanizmów percepcji wzrokowej. Co więcej, badanie literatury popularnonaukowej wykazało, że nie tylko praca aparatu wzrokowego (oczy, siatkówki), ale także praca mózgu, w tym wyobraźni, odgrywa dużą rolę w powstaniu złudzeń optycznych.

WYKAZ WYKORZYSTANEJ LITERATURY

Artamonow I.D. Iluzje wzroku. - M., 1969.

Duża elektroniczna encyklopedia Cyryla i Metodego.

Demin P. Eksperymenty fizyczne i iluzje psychologiczne. - M., 2006.

Luizov A.V. Kolor i światło. - M., 1989.

Perelman Ya.I. Zabawna fizyka. - M., 2010.

Pirozżnikow L.B. Co to jest holografia? M., - 1982.

Rutersward O. Liczby niemożliwe. - M., 1990.

http://noviten.Com N. // Złudzenia i zjawiska wizualne.

http://basik.ru // Iluzje i zjawiska wizualne

http://illuzi.ru/node/633#ill_info // strona poświęcona złudzeniom optycznym

http://proglaza.ru/stroenieglaza/setchatka.html // Struktura ludzkiej siatkówki

ANEKS 1

KWESTIONARIUSZ

ZAŁĄCZNIK 2

WYNIKI ANKIETY

ZAŁĄCZNIK 3

ILUSTRACJE