Erstaunliche optische Täuschungen: wie sie funktionieren. Es stellt sich heraus, dass sich auch Wissenschaftler mit diesem Thema befassen und sagen, dass es viele wissenschaftliche Bereiche gibt, die versuchen zu verstehen, wie wir die Welt um uns herum wahrnehmen.

Optische Täuschungen nutzen den Unterschied zwischen dem, was Ihre Augen sehen, und dem, was Ihr Gehirn wahrnimmt. Sie zeigen, wie Ihr visuelles System ein Bild bearbeitet, bevor Sie es überhaupt wissen, genau wie Ihr persönlicher Assistent, der das Wichtige vom Unwichtigen trennt. Menschen haben optische Täuschungen geschaffen, lange bevor sie wussten, wie sie funktionieren. Bis heute haben Fortschritte in den Neurowissenschaften es möglich gemacht, zu verstehen, wie visuelle Prozesse funktionieren, die Ihr Gehirn täuschen. Es gibt aber auch solche, die noch nicht erklärt wurden.

Illusion mit einem Schatten auf einem Schachbrett

Jeder kennt die Illusion, dass ein Schatten vom Körper auf das Schachbrett fällt und zwei Zellen außerhalb und innerhalb des Schattens unterschiedlich aussehen, schwarz und weiß. Aber in Wirklichkeit haben sie die gleiche Farbe. Edward Adelson verwendete 1995 diese Illusion, um Menschen zu zeigen, wie das menschliche visuelle System einen Schatten wahrnimmt. Beim Versuch, die Farbe einer Oberfläche zu bestimmen, berücksichtigt das Gehirn, dass die Oberfläche im Schatten liegt, und signalisiert automatisch, dass sie heller wiedergegeben werden sollte. Das Gehirn interpretiert also die Zelle im Schatten als heller, hat aber tatsächlich die gleiche Farbe wie die Zelle außerhalb des Schattens.

Fliederjagd

Diese optische Täuschung ist ein schwarzes Fadenkreuz in der Mitte eines Kreises aus violetten Punkten. Diese Flecken wiederum verschwinden und verschmelzen mit dem grauen Hintergrund. Ihre Aufgabe ist es, sich auf das Fadenkreuz zu konzentrieren und zu warten – Sie werden feststellen, dass die violetten Punkte nicht wirklich verschwinden, sondern grün werden! Dieser visuelle Trick wird Troxler-Effekt genannt und wurde 1804 entdeckt. Dieser Effekt vermittelt, dass das menschliche Auge in der Lage ist, sich auf etwas zu konzentrieren, das sich bewegt, aktiv ist und alles andere ignoriert. Beim Fokussieren auf das Fadenkreuz dauert es ein wenig, bis sich die Augen daran gewöhnt haben, und dann beginnen sie, dem wechselnden Punkt zu folgen, der sich als grün entpuppt, und das Flieder tritt als unwichtig in den Hintergrund.

verblassendes Licht

Wenn Sie sich auf das blinkende Licht in der Mitte konzentrieren, werden Sie feststellen, dass die gelben Punkte, die um die Lichtquelle herum verstreut sind, zufällig verschwinden und an unerwarteten Stellen erscheinen. Dies ist auf ein Phänomen zurückzuführen, das als bewegungsinduzierte Blindheit bezeichnet wird. Es gibt noch keine allgemein akzeptierte Erklärung, aber die meisten Wissenschaftler glauben, dass es im primären visuellen Kortex entsteht, dem Teil des Gehirns, der für die Verarbeitung von Informationen über statische und dynamische Objekte verantwortlich ist.

Görings Illusion

In dieser geometrischen optischen Täuschung sehen die Streifen aus, als wären sie nach außen gekrümmt. Hering führt diesen Effekt darauf zurück, dass das menschliche Gehirn den Schnittwinkel der roten Vertikalen und der restlichen blauen Streifen überschätzt. Aber warum kommt es zu dieser Fehleinschätzung? Dies liegt höchstwahrscheinlich an der menschlichen Tendenz, die Zukunft visuell vorherzusagen. Licht trifft extrem schnell auf die Netzhaut, daher hat sich das menschliche visuelle System allmählich entwickelt, um die Verzögerung zwischen dem Auftreffen des Lichts auf der Netzhaut und der Übermittlung des Signals an das Gehirn auszugleichen.

Illusion der Abstufung

Der horizontale Streifen in dieser optischen Täuschung ändert seine Farbe von hell nach dunkel, da er sich auf genau dem gleichen, aber nur dem gegenüberliegenden Hintergrund befindet, der sich von dunkel nach hell ändert. Wie Sie vielleicht erraten haben, ist dies nur eine optische Täuschung. Wenn Sie den Hintergrund schließen, sehen Sie, dass der horizontale Streifen dieselbe Farbe hat. Diese Illusion ähnelt der allerersten mit einem Schachbrettmuster – das Gehirn analysiert die Umgebung, in der sich die verschiedenen Teile des horizontalen Streifens befinden, und verdunkelt sie dort, wo der Hintergrund hell ist, und hellt sie dort auf, wo der Hintergrund dunkel ist.

illusorische Bewegung

Im Moment gibt es keine klare Erklärung dafür, was die illusorische Bewegung verursacht. Einige glauben, dass dies auf kleine, unwillkürliche Augenbewegungen zurückzuführen ist, die Sie denken lassen, dass sich das Bild bewegt. Andere glauben, dass Ihr visueller Kortex statische Objekte allmählich mit dynamischen verwechselt, wenn Sie sich ein so komplexes Muster ansehen, sodass Sie scheinbar eine Bewegung sehen. In jedem Fall ist diese Illusion auch eine optische Täuschung, die unter allen Bedingungen funktioniert, und Sie werden Ihr Gehirn nicht überzeugen können.

Städtische wissenschaftliche und praktische Konferenz

Schüler und junge Studenten

Wissenschaftliche Studentengesellschaft "Discovery"

Absichtserklärung "Lyzeum №1656"

Richtung: PHYSIK

optische Täuschung

Abgeschlossen von: Gritsai Dmitry,

Kolesov Dmitry

Absichtserklärung der 9. Klasse "Lyzeum Nr. 166"

Supervisor:

Puzhuls Irina Nikolajewna,

höherer Physiklehrer

Absichtserklärung "Lyzeum Nr. 1656"

Tomsk - 2007

Einführung ...........................................................................................................3

Kapitel ich . Erklärung optischer Täuschungen bzgl

Physik, Biologie, Psychologie.

1.1. Der Sehvorgang aus biologischer Sicht .......................................... ...... 5

1.2. Psychologie des Sehens .................................................. ................................................... .....5

1.3. Physische Beurteilung der Umgebung .................................................. ...................... ............6

Kapitel II

2.1. Vorstellung und Wirklichkeit .................................................. ..........................7

2.2. Unmögliche Figuren - ein Merkmal der Imagination ................................ 8

Kapitel III . Optische Täuschung.

3.1. Optische Täuschungen sind ein wesentlicher Bestandteil des menschlichen Lebens… 11

3.2. Entdeckungsgeschichte ……………………………………………………..12

3.3. Klassifizierung optischer Täuschungen ……………………………..12-15

3.3.1. Illusion der Schnittmenge …………………………………………………..12

3.3.2. Illusion der „Fortsetzungspause“ ……………………………………..13

3.3.3. Die Illusion der Krümmung …………………………………………………….13

3.3.4. Bestrahlung …………………………………………………………...14

3.3.5. Äußerer Druck auf die Abmessungen des Objekts ………………………......15

Fazit …………………………………………………………………16

Wissenschaftliche Literatur ………………………………………………………17

Einführung.

Gegenwärtig verwendet eine Person trotz der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie weiterhin ihre subjektiven Einschätzungen in allen Bereichen. Wenn es um nicht-mathematische Wissenschaften geht, ist natürlich nichts dagegen einzuwenden, aber wenn es um Schätzungen geht, bei denen ein Fehler passieren kann, bei dem irreparable Dinge passieren können, dann sollte man die Intuition vergessen und Messgeräte verwenden. Dies gilt selbstverständlich für die sogenannte „per Auge“-Beurteilung.

Der Begriff „Illusion“ ist weit verbreitet. Leider ist unser Auge kein genaues Instrument der Welt und neigt daher dazu, Fehler zu machen. Diese Fehler werden optische Täuschungen genannt. Eine sehr große Anzahl von ihnen ist bekannt und sie sind nicht alle vom gleichen Typ, ebenso wie die Gründe für ihr Auftreten. Hier sind zwei Fälle aus dem wirklichen Leben:

Es gibt einen Berg in Kalifornien, von dem örtliche Autofahrer sagen, er sei magnetisch. Tatsache ist, dass auf einem kleinen Abschnitt der 60 m langen Straße am Fuße dieses Berges ungewöhnliche Phänomene beobachtet werden. Dieser Abschnitt ist geneigt. Wird der Motor eines bergab fahrenden Autos abgestellt, rollt das Auto rückwärts, d.h. den Hang hinauf, als würde er der "magnetischen Anziehungskraft" des Berges gehorchen. Diese erstaunliche Eigenschaft des Berges galt als so zuverlässig, dass sogar eine Tafel mit einer Beschreibung des Phänomens an der entsprechenden Stelle auf der Straße prangt.

Es gab jedoch Leute, die es für zweifelhaft hielten, dass der Berg Autos anziehen könnte. Zur Überprüfung wurde dieser Straßenabschnitt eingeebnet. Das Ergebnis war unerwartet: Was alle für einen Anstieg hielten, entpuppte sich als 2-Grad-Gefälle. Eine solche Steigung kann dazu führen, dass das Auto ohne Motor auf einer sehr guten Autobahn rollt.

Die Illusion des Sehens erklärt auch die Geschichten von Reisenden über Flüsse, in denen Wasser den Hang hinaufströmt. Dazu ein Auszug aus dem Buch „Äußere Sinne“ eines Physiologen, Professor Bernstein: „In vielen Fällen neigen wir dazu, Fehler zu machen, wenn wir beurteilen, ob eine bestimmte Richtung horizontal ist, ob sie nach oben oder nach unten geneigt ist. Wenn wir zum Beispiel eine leicht abfallende Straße entlanggehen und in einiger Entfernung eine andere Straße sehen, die auf die erste trifft, stellen wir uns den Anstieg der zweiten Straße steiler vor, als er wirklich ist. Dann stellen wir überrascht fest, dass die zweite Straße gar nicht so steil ist wie erwartet.

Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass wir die Straße, auf der wir gehen, zur Hauptebene nehmen, der wir die Neigung anderer Richtungen zuschreiben. Wir identifizieren ihn unbewusst mit der horizontalen Ebene und stellen uns dann natürlich die Steigung des anderen Weges übertrieben vor.

Dies wird dadurch erleichtert, dass unser Muskelgefühl Steigungen von 2-3 Grad beim Gehen überhaupt nicht erfasst. Auf den Straßen von Moskau, Kiew und anderen hügeligen Städten muss man oft die Illusion beobachten, von der der Physiologe spricht. Noch merkwürdiger ist eine andere optische Täuschung, die zufällig in unebenem Gelände erliegt: Der Bach scheint uns bergauf zu fließen!

Beim Abstieg auf einer leicht abfallenden Straße entlang eines Baches, der ein noch geringeres Gefälle hat, d.h. fließt fast horizontal, es scheint uns, dass der Bach den Hang hinauf fließt. In diesem Fall betrachten wir auch die Richtung der Straße als horizontal, da wir es gewohnt sind, die Ebene, auf der wir stehen, als Grundlage für die Beurteilung der Neigung anderer Ebenen zu nehmen.

Damit Menschen weniger Fehler machen und ihren Augen bedingungslos vertrauen können, müssen sie daher einige Merkmale ihres Sehapparats berücksichtigen.

Ziele der Arbeit:

1. Erklären Sie die Art des Auftretens optischer Täuschungen.

2. Erklären Sie aus biologischer, psychologischer und physikalischer Sicht die Möglichkeit ihres Auftretens.

3. Klassifizieren Sie optische Täuschungen.

4. Zeigen Sie die Anwendung der Merkmale unserer Vorstellungskraft am Beispiel unmöglicher Figuren.

Aufgaben:

1. Literatur studieren.

2. Meistern Sie die Methodik der Analyse und Synthese.

3. Heben Sie die wesentlichen Merkmale der betrachteten Illusionen hervor.

4. Gruppieren Sie Illusionen mit den gleichen wesentlichen Merkmalen.

5. Schlussfolgerungen ziehen.

Wissenschaftliche Neuheit:

Eine Klassifizierung von optischen Täuschungen wurde durchgeführt.

Kapitel ich . Erklärung optischer Täuschungen

aus Sicht der Physik, Biologie, Psychologie.

1.1. Sehvorgang aus biologischer Sicht.

Das menschliche Auge ist das komplexeste optische Gerät, mit dem der Mensch 90 % des Lebens um uns herum wahrnimmt. Der Astronom und Physiker Johannes Kepler betrachtete im 19. Jahrhundert das Gerät des Auges aus optischer Sicht. Er zeigte, dass auf dem Fundus ein Bild von umgebenden Objekten entsteht. Nach den Gesetzen der Optik sollte ein solches Bild invertiert sein. Deshalb sieht ein neugeborenes Baby die Welt auf dem Kopf. Aber nach und nach beginnt das Gehirn, das Bild umzudrehen und gewöhnt sich daran. Es ist interessant, dass, wenn eine Person weiterhin eine Brille trägt, die das Bild für lange Zeit umdreht, das Gehirn sie wieder „auf die Beine“ stellt. Aber die Menschen haben bis heute keine Linse geschaffen, die der Augenlinse ähnlich ist. Schließlich kann es bei nahen und fernen Objekten entweder konvexer oder weniger „scharf“ werden. Wenn dieser Mechanismus jedoch verletzt wird, entwickelt eine Person entweder Weitsichtigkeit oder Kurzsichtigkeit, sodass sie in diesem Fall eine Brille tragen muss.

Die Unterseite, auf die das Bild fällt und verkleinert entsteht, überträgt das Bild auf die Netzhaut, die es wahrnimmt. Zwischen Linse und Netzhaut liegt ein durchsichtiger Glaskörper, ähnlich einer Gallerte. Aufgrund der Tatsache, dass sich in der Netzhaut ein visuelles Purpur befindet, das unter Lichteinfluss verblasst, können wir es wahrnehmen. Die Netzhaut besteht aus Zellen, die Stäbchen und Zapfen genannt werden. Dank der Essstäbchen nehmen wir ein Schwarz-Weiß-Bild wahr. Zapfen unterscheiden Farbe: einige sind blau, andere sind grün und wieder andere sind rot. Alle anderen Farben werden für das menschliche Auge gemischt.

1.2. Psychologie des Sehens.

Gleichzeitig ist bekannt, dass das Bild, nachdem es unser Auge getroffen und durch spezielle Gehirnkanäle die Netzhaut erreicht hat, in das Gehirn eintritt, wo es gebildet wird. Gleichzeitig unterscheiden sich die Impulse des visuellen Systems nicht von den Impulsen der Nervenzellen der Nase, der Ohrhaut. Das Gehirn nimmt ihre Botschaften nur deshalb als visuelle Bilder wahr, weil es weiß, woher sie kommen. Dort präsentiert die Person das Bild. Aber warum ist das Gehirn in der Lage, ein Bild zu präsentieren? Die Psychologie beschäftigt sich seit einiger Zeit mit diesem Thema.

Das menschliche Gehirn verfügt neben der Wahrnehmung, dem Denken, dem Gedächtnis und einer Reihe anderer mentaler Prozesse über eine besondere Form der Psyche, die für den Menschen einzigartig ist - die Vorstellungskraft.

In nichts anderem als der Vorstellung manifestiert sich der ideale und mysteriöse Charakter der Psyche. Es ist anzunehmen, dass es die Vorstellungskraft, der Wunsch nach Verstehen und Erklären war, der in der Antike die Aufmerksamkeit auf geistige Phänomene gelenkt, gefördert und bis heute beflügelt hat. Das Mysterium dieses Phänomens liegt darin, dass wir bisher fast nichts über den Mechanismus der Vorstellungskraft wissen, einschließlich ihrer anatomischen und physiologischen Grundlagen. Selbst in welchem Teil des Gehirns die Vorstellungskraft lokalisiert ist, ist der Wissenschaft nicht bekannt.

Dank der Vorstellungskraft erschafft, plant ein Mensch intelligent seine Aktivitäten und verwaltet sie. Nahezu alle menschliche materielle und geistige Kultur ist ein Produkt der Vorstellungskraft und Kreativität von Menschen, und wir alle wissen bereits recht genau, welche Bedeutung diese Kultur für die geistige Entwicklung und Verbesserung der Spezies Homo sapiens hat. Die Vorstellungskraft führt einen Menschen über die Grenzen seiner momentanen Existenz hinaus, erinnert ihn an die Vergangenheit und eröffnet die Zukunft. Mit einer reichen Vorstellungskraft kann eine Person in verschiedenen Zeiten "leben", die sich kein anderes Lebewesen auf der Welt leisten kann. Die Vergangenheit ist in Erinnerungsbildern fixiert, durch Willensanstrengung willkürlich wiederbelebt, die Zukunft in Träumen und Fantasien dargestellt.

Die Vorstellungskraft hilft einem Menschen in vielerlei Hinsicht in jenen Lebensfällen, in denen praktische Handlungen entweder nicht möglich oder schwierig oder einfach unangemessen (nutzlos) sind.

Die Vorstellungskraft unterscheidet sich von der Wahrnehmung dadurch, dass ihre Bilder nicht immer der Realität entsprechen, sie enthalten Elemente der Fantasie, der Fiktion. Wenn die Phantasie dem Bewusstsein solche Bilder malt, denen in der Realität nichts oder wenig entspricht, dann nennt man das Phantasie.

1.3. Physikalische Beurteilung der Umgebung.

Die Physik wiederum ist eine exakte Wissenschaft, daher, um nicht in die Kontroverse einzutauchen - Fantasie ist wichtiger und notwendiger oder Realität, sagen wir, dass die Realität auch eine wichtige Rolle spielt. Eine Person sieht alles um sich herum in reduzierter Größe, nimmt nur die Sonnenstrahlen wahr. Aus der Biologie ist bekannt, dass das Auge ein Organ von unvollkommener Genauigkeit ist. Muskeln unterschiedlicher Stärke wirken auf das Auge, die Netzhaut hat eine gewisse Krümmung, beide Augen sind horizontal angeordnet, sie haben blinde Flecken und im Allgemeinen: Der Bereich des binokularen Sehens bei einer Person ist klein und er sieht nur vor sich ihn, während eine Fliege mit ihren facettierten Augen von hinten sehen und mehr als 300 Bilder pro Sekunde wahrnehmen kann!

Daher ist das Vertrauen in eine solche Variante der subjektiven Bewertung wie „mit dem Auge“, insbesondere in der Physik, nicht gerechtfertigt. Was also tatsächlich da ist, nehmen wir verzerrt wahr.

Kapitel II . Merkmale der menschlichen Vorstellungskraft.

2.1. Vorstellung und Wirklichkeit

Imagination kann von vier Haupttypen sein: aktiv, passiv, produktiv und reproduktiv. Angesichts optischer Täuschungen täuschen willenlose Menschen ihren Verstand, meistens ohne es zu merken, und greifen nur auf die Hilfe von Messinstrumenten zurück, um eine Diskrepanz zu entdecken. Vor einiger Zeit konnten Sie dies überprüfen. Schauen Sie sich Abbildung 1 an: Es gibt zwei senkrecht zueinander stehende Stöcke, die sich schneiden.

Sie sind gleich, aber es scheint, dass die vertikale deutlich länger ist als die horizontale. Als Beobachter gebeten wurden, tatsächlich gleiche Stäbchen zu zeichnen, wich das Ergebnis um 33% von der tatsächlichen Größe ab! Bilder der passiven Imagination entstehen zusätzlich zum Willen und Wunsch einer Person. Aber keine Fantasie ist in der Lage, etwas zu erfinden, das einer Person nicht bekannt wäre, daher: Eine Person wird diese Stöcke bewusst mit einer Diskrepanz von 33% darstellen, da sie sicher ist, dass sie Recht hat und sogar von einem Fehler erfährt wird es weiterhin machen, denn in dieser Form werden sie für ihn gleich sein, außerdem ist dies eine eingefleischte Angewohnheit, die man kaum ablegen kann.

Wie oben geschrieben wurde, ist es der Vorstellungskraft zu verdanken, dass eine Person in der Lage ist, etwas zu erschaffen. Aber meistens ist der Impuls des kreativen Prozesses aktiv (durch Willenskraft), produktiv (bewusste Konstruktion, ohne das zu reproduzieren, was zuvor geschaffen wurde ...) und reproduktiv (kopieren) Arten der Vorstellungskraft.

Viel seltener dient passive Imagination als solcher Anstoß. Obwohl es aus dem Beispiel der Poesie bekannt ist, wie der Autor unfreiwillig Gedichte komponiert, während er sich bemüht, die Möglichkeit zu finden, einen neuen Reim aufzunehmen, um ihn nicht zu verlieren. Sie sagen, es gibt Inspiration. Dazu kommt, dass der in der Regel mit Willensanstrengung beginnende Schaffensprozess, d.h. vom Akt der Imagination, erfasst den Autor allmählich so sehr, dass die Imagination spontan wird, und es ist nicht mehr er, der Bilder schafft, sondern Bilder besitzen und kontrollieren den Künstler, und er gehorcht ihrer Logik.

2.2. Unmögliche Figuren sind ein Merkmal der Vorstellungskraft.

Ziel war es daher, eine besondere Art von Illusionen und Zeichnungen näher zu erzählen: unmögliche Figuren und Objekte. Die erste unmögliche Figur wurde 1934 von dem schwedischen Künstler Oskar Reuterswerd geschaffen, der neun Würfel in einer speziellen Reihenfolge darstellt (Abb. 2).

Peru Reuterswerda besitzt Hunderte von Varianten. Drei davon, einschließlich der Würfel, wurden auf einer Reihe von Briefmarken reproduziert, die 1982 in Schweden herausgegeben wurden.

Aber die vielleicht berühmteste der unmöglichen Figuren ist das Penrose-Dreieck (Abb. 3), das 1958 im British Psychological Journal von L. und R. Penrose veröffentlicht wurde.

Sie basierten auf einer Zeichnung von Reuterswerd. Wenn wir uns das Dreieck genau ansehen, sehen wir, dass alle drei Ecken dieses Rahmens gerade sind, obwohl klar ist, dass dies nicht der Fall sein kann. Hier geraten die von Kindheit an erlernten Regeln für die Darstellung von Objekten auf einem flachen Blatt Papier in Konflikt.

Öl ins Feuer des Konflikts zwischen Vorstellungskraft und gesundem Menschenverstand gießt eine Zeichnung, die zeigt, wie das Penrose-Dreieck hergestellt werden kann (Abb. 4).

Wie Sie sehen, brauchen Sie dazu nur drei Holzwürfel und drei Stäbchen, die wie hier mit Stäbchen oder mit Leim verbunden sind – fertig!

Trotz der Einfachheit dieses Dreiecks ist es möglich, eine unmögliche Figur mit weniger Elementen zu zeichnen. Beachten Sie dieses Beispiel mit zwei Balken (Abb. 5): Rechts liegen sie übereinander und links nebeneinander.

Nachdem Sie das Prinzip des Zeichnens einfacher unmöglicher Figuren verstanden haben, können Sie komplexere Figuren zeichnen. Achten Sie auf dieses Trapez (Abb. 6) - das Prinzip seiner Zeichnung liegt darin, dass seine Ecken bei genauer Betrachtung tatsächlich gerade sind, ähnlich wie die Ecken im unmöglichen Penrose-Dreieck.

Und dieser Würfel (Abb. 7) ist insofern bemerkenswert, als wir uns an seine Definition aus der Geometrie erinnern - alle Flächen sind einander gleich, dies ist überhaupt kein Würfel, obwohl die drei mittleren Flächen, die das umgekehrte Mercedes-Symbol bilden, gleich sind , aber der Rest, sichtbar für uns sechs Seiten, nein. Hier ist eine Erklärung für seine Unmöglichkeit.

Es sind Figuren bekannt, bei denen ein Element oder eine Lücke zwischen Elementen verschwindet. Sie sind durch das Zeichnungsprinzip den „Eineinhalb-Block“-Zeichnungen nahe. Versuchen Sie, die Anzahl der Balken in dieser Figur 8 zu zählen.

Es ist falsch anzunehmen, dass "Unmöglichkeit" nur aus geometrischen Figuren besteht. Solche Effekte wurden und werden weiterhin von Künstlern des Surrealismus, Futurismus und einer Reihe anderer Tendenzen in der Malerei verwendet.

Hier ist ein Produkt der Fantasie eines bestimmten Künstlers (Abb. 9). Das ist eine unmögliche Stimmgabel, von der ein ganz normaler Schatten ausgeht, von der ganz normale Schallwellen ausgehen.

Wie Sie wissen, ist am Teleskop oft ein kleinerer Teleskoptubus, der sogenannte Sucher, angebracht, mit dem Sie das Hauptteleskop mehr oder weniger genau auf den Teil des Himmels richten können, den wir untersuchen möchten. Wie viele weitere Teleskope sind dann an diesem Teleskop angebracht (Abb. 10).

Und wenn Sie sie finden, wo ist eigentlich das Hauptrohr!?

Die Teufelsgabel (Abb. 11) wurde so von einem derjenigen benannt, die das „Phänomen“ der Umwandlung von einem Viereck mit zwei ausgehenden rechteckigen Parallelepipeden in eine dreizinkige Gabel mit zylindrischen Enden sahen.

Aber tatsächlich ist das Prinzip der Teufelsgabel sehr einfach - elementar. Wie Sie wissen, hat ein Teil eines rechteckigen Vierecks nur drei Seiten, die von der Seite sichtbar sind, und ein Zylinder hat von der Seite gesehen zwei Abschlusslinien, also drei plus drei und geteilt durch zwei - drei Zylinder.

Nach dem Prinzip der „Teufelsgabel“ werden viele Bilder zu anderen Themen und Handlungssträngen gezeichnet. In diesem Bild (Abb. 12) tragen zum Beispiel drei Personen auf der linken Seite drei Pfeifen, und zwei auf der rechten Seite helfen ihnen, zwei ... Stangen zu tragen.

Und in diesem Bild (Abb. 13) werden die Eigenschaften des Schattens und natürlich der Effekt des Verschwindens des Elements verwendet.

Kapitel III . Optische Täuschung.

3.1. Optische Täuschungen sind ein wesentlicher Bestandteil des menschlichen Lebens

Eine Reihe sehr wichtiger Merkmale des menschlichen Sehens ermöglichten es uns, Bilder auf einer Ebene zu erstellen, aber im Volumen wahrzunehmen. Aber das ist eine optische Täuschung. Wir würden die Farbmischung auf der Leinwand als Flecken wahrnehmen, und das Bild wäre für uns eine Menge Kleckse auf dem Papier. Was wir auf dem Bild sehen, ist also nur eine Illusion des Alltags.

3.2. Geschichte der Entdeckungen.

Die erste Studie auf dem Gebiet optischer geometrischer Täuschungen wurde von dem Physiker Oppel durchgeführt. Dann gab es mehr als 200 wissenschaftliche Arbeiten zu diesem Thema, in denen alle Autoren versuchten, ihre eigene Erklärung für dieses Problem zu finden. Jeder Wissenschaftler hat lange nach seiner eigenen Theorie zu diesem Thema gesucht, aber anscheinend hat niemand geahnt, dass diese Illusionen eher die Regel als die Ausnahme sind und dass diese Merkmale des Sehens und Wahrnehmens unseren gesamten Alltag prägen Leben, und nicht nur auf einzelnen Bildern. Die alten Griechen waren mit den Besonderheiten des Sehens sehr vertraut - der Abstand zwischen den Säulen des Parthenon war unterschiedlich, und das Publikum wurde als gleich wahrgenommen - eine Illusion. Aber ein unserer Zeit näher stehender Architekt entwarf das Gebäude mit sehr hoher Genauigkeit, und als es gebaut wurde, stellte sich heraus, dass die Dachlinie von vorne betrachtet nach außen konkav ist, von der Seite dann nach innen. Alle Entfernungen wurden eindeutig gemessen, aber es wurden keine Ungenauigkeiten festgestellt - Merkmale des menschlichen Sehens. Illusion. Als eine der Aufgaben dieser wissenschaftlichen Arbeit haben wir versucht, die berühmtesten optogeometrischen Illusionen zu klassifizieren und die Möglichkeit des Auftretens einiger von ihnen zu erklären.

3.3. Klassifizierung optischer Täuschungen.

3.3.1. Schnittpunkt-Illusion.

Wenden wir uns wieder dem Bild zu, das die horizontalen und vertikalen Linien zeigt (Abb. 1). Wie bereits erwähnt, scheint die horizontale Linie viel kürzer zu sein als die vertikale, wenn Sie nicht auf die Hilfe von Messgeräten zurückgreifen. Einer der Gründe für diesen Fehler ist die sich schneidende vertikale Linie. Der Grund für unseren Fehler ist, dass eine Person binokulares Sehen hat - die Mitte des von den Augen wahrgenommenen Gesamtbildes; Wenn Sie sich von der Mitte des Blicks entfernen, ist das Sehen nicht mehr so klar wie im Radius des Binokulars. Daher ist der Blick einer Person an die Kreuzungslinie „gefesselt“, und was links und rechts ist, fällt außerhalb des Radius der klarsten Sicht. Die Horizontale ist zweigeteilt, wirkt dadurch kleiner und fällt in die schwachen Flanken des Bildes.

Als Ergebnis erhält man sehr große Fehler, aber ein Trost ist, dass sie nur entstehen, wenn der Experimentator sich nur mit einer Schätzung nach Augenmaß begnügt, ohne auf die Hilfe eines Maßstabs zurückzugreifen.

3.3.2. Illusion von "Fortsetzungspause".

Abb.14

Die Illusion, die Sie jetzt beobachten (Abb. 14), ist seit über hundert Jahren bekannt. Pfeile werden an die Enden zweier gleich langer Linien gezeichnet, an die eine - in verschiedene Richtungen divergierend, an die andere - aufeinander zulaufend. Die rechte Linie erscheint kürzer als die linke. Diese Illusion ist am ausgeprägtesten, wenn sich die Pfeile genau in zwei Hälften teilen, der untere jedoch viel länger zu sein scheint als der obere. Nachdem der Beobachter „wirklich gleiche“ Linien gezogen hatte, betrug die Abweichung zur Realität 33 %. Die Sache ist, dass die Richtungspfeile in einem Fall als falsche Verlängerung und im anderen als Verkürzung dienen. Die aufeinander gerichteten Pfeile sind die "Fortsetzung" der senkrechten Linie, die in verschiedene Richtungen gerichteten Pfeile dagegen die "Begrenzer" der Länge.

3.3.3. Illusion der Krümmung.

Mit der Krümmung von geraden Linien gibt es viele verschiedene Illusionen. In diesem Bild (Abb. 15) scheinen diese Linien aufgrund des Hintergrunds überhaupt keine parallelen Linien zu sein, sondern Bögen.

Abb.15

In diesem Fall bezieht sich die visuelle Verzerrung hauptsächlich auf den Hintergrund. Tatsache ist, dass, wie Sie sehen, nicht zwei Linien zum Vorschein kommen, sondern ein Fleck, von dem Strahlen ausgehen. Der Fleck "verkettet" das binokulare Sehen, und zwei Linien gehen darüber hinaus. Die Augen haben eine weitere sehr interessante Eigenschaft: Gerade Linien unter der Farbschattierung werden bogenförmig. Achten Sie auf dieses Bild: Es zeigt eine gerade Linie durch jede vertikale Kurve, aber unter dem Einfluss von schwarzen und weißen Zickzacks und dem Wechsel von Kurven und geraden Linien scheint es, dass hier nichts gerade ist.

Es ist bekannt, dass schwarze und weiße Farben bei einer Person viele Illusionen hervorrufen können - so ist die Netzhaut angeordnet. Daher gibt es viele Möglichkeiten, mit Sehbehinderungen zu spielen. In diesem Bild (Abb. 16) entsteht der Eindruck geschwungener horizontaler Linien, da die schwarzen und weißen Quadrate gegeneinander versetzt sind.

Tatsächlich sind die horizontalen Linien parallel.

3.3.4. Bestrahlung.

Seit mehr als einem Jahrhundert ist bekannt, dass auf der Netzhaut des Auges ein Bild erscheint, das aus hellen und dunklen Bereichen besteht, Licht aus hell erleuchteten Bereichen fließt sozusagen in dunkle Bereiche. Das nennt man Bestrahlung. Sie können eine solche Folge des Kontrasts in dieser Abbildung 17 beobachten.

Am Schnittpunkt weißer Linien zwischen schwarzen Quadraten bilden sich sogenannte Graublitze.

Dunkle Objekte erscheinen immer kleiner als helle Objekte gleicher Größe. Wenn wir gleichzeitig einen schwarzen Kreis und einen weißen Kreis gleicher Größe auf hellem Hintergrund betrachten, erscheint uns die Fläche des Kreises 20% größer als die Fläche des Kreises.

Menschen in dunkler Kleidung wirken dünner als Menschen in heller Kleidung. Die Sonne bildet bei Sonnenuntergang eine „Kerbe“ in der Horizontlinie.

Die Bestrahlung hängt nur von der Unvollkommenheit unseres Sehapparates ab.

3.3.5. Äußerer Druck auf die Abmessungen eines Objekts.

Das menschliche Gehirn hat eine erstaunliche Vergleichseigenschaft. Wenn wir also über die Größe eines Elefanten sprechen, vergleichen wir ihn mental mit anderen Objekten, und er erscheint uns gigantisch. Aber nur wenige Menschen haben einen Blauwal in voller Größe gesehen. Aber wenn wir den Blauwal mit dem Elefanten vergleichen, dann erscheint der Elefant für das Auge so groß wie ein Hund. Dies erklärt eine andere Art von visueller Täuschung.

Betrachten Sie diese Kreise (Abb. 19). Sie können deutlich sehen, dass der rechte Kreis merklich kleiner ist als der linke, aber tatsächlich ist er es nicht.

Beide Kreise sind gleich groß. Und der Fehler dieser Illusion ist derselbe Vergleich. Das linke Objekt ist von Kreisen umgeben, die einen größeren Durchmesser haben als das linke, und deshalb scheint der rechte Kreis größer zu sein. Im wirklichen Leben erscheint ein Kindergärtner für ein Kind wie ein Riese, aber Kinder werden erwachsen, und wenn das Kind die gleiche Größe wie der Lehrer erreicht, wird er nicht mehr so aussehen.

Das Dreieck (Abb. 20) in diesem Parallelogramm hat die gleichen Seiten AB und AC, obwohl es unter der Wirkung externer Objekte scheint, dass AB länger ist.

Fazit.

In dieser Arbeit wurden die Merkmale des Sehapparats, aufgrund derer optische Täuschungen entstehen, aus physikalischer, biologischer und psychologischer Sicht betrachtet und untersucht. Artikel zu diesem Thema wurden gefunden und gelesen. In der Arbeit wurde versucht, optische Täuschungen in mehrere Haupttypen zu klassifizieren. Es wurde festgestellt, dass der Fehler ihres Auftretens nicht nur die Merkmale des Auges, sondern auch das Gehirn sind. Daher kann dieses Problem nicht einseitig nur mit Hilfe der Physik untersucht werden.

Ich möchte Sie noch einmal daran erinnern: Die oben beschriebene Verzerrung des Sehens ist jedem von uns inhärent. Daher sind die damit verbundenen Fehler sowohl Normalsterblichen als auch professionellen Künstlern, Architekten und vielen anderen inhärent. Denken Sie daran: Unsere Augenschätzungen geometrischer Größen hängen direkt sowohl von physikalischen Parametern als auch von psychologischen Eigenschaften ab.

Selbst in den seriösesten wissenschaftlichen Arbeiten und Projekten kann man einen Fehler machen, der zu schrecklichen Konsequenzen führen kann, wenn man nur einen Bruchteil einer Augenschätzung verwendet.

Wissenschaftliche Literatur.

1. Aksenova M., Izmailova S. Enzyklopädie für Kinder. Volumenbiologie. M.,

"Avanta +" 1994. S.29.

2. Perelman Ya.I. Unterhaltsame Mechanik. 1979, S.123.

3. Perelman Ya.I. Unterhaltsame Physik. M. 1981, S.73.

4. Iwanow P.S. Zeitschrift "Wissenschaft und Leben". M. 1989, Nr. 4, S. 116.

5. Traitaka D.I. Biologie. Referenzmaterialien. M., "Aufklärung" 1994,

6. Russell K., Carter F. Verbessern Sie Ihre Intelligenz. Minsk, Potpourri 1996, S.45.

1.Einführung 1

2. Konzept der optischen Täuschung 4

3. Arten von Illusionen 5

4. Entdeckungsgeschichte 11

5. Fazit 12

6. Literatur 13

EINFÜHRUNG Gegenwärtig verwendet eine Person trotz der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie weiterhin ihre subjektiven Einschätzungen in allen Bereichen. Wenn es um nicht-mathematische Wissenschaften geht, ist natürlich nichts dagegen einzuwenden, aber wenn es um Schätzungen geht, bei denen ein Fehler passieren kann, bei dem irreparable Dinge passieren können, dann sollte man die Intuition vergessen und Messgeräte verwenden. Dies gilt selbstverständlich für die sogenannte „per Auge“-Beurteilung. Der Begriff „Illusion“ ist weit verbreitet. Leider ist unser Auge kein genaues Instrument der Welt und neigt daher dazu, Fehler zu machen. Diese Fehler werden optische Täuschungen genannt. Eine sehr große Anzahl von ihnen ist bekannt und sie sind nicht alle vom gleichen Typ, ebenso wie die Gründe für ihr Auftreten. Hier sind zwei Fälle aus dem wirklichen Leben: Es gibt einen Berg in Kalifornien, von dem örtliche Autofahrer sagen, er sei magnetisch. Tatsache ist, dass auf einem kleinen Abschnitt der 60 m langen Straße am Fuße dieses Berges ungewöhnliche Phänomene beobachtet werden. Dieser Abschnitt ist geneigt. Wird der Motor eines bergab fahrenden Autos abgestellt, rollt das Auto rückwärts, d.h. den Hang hinauf, als würde er der "magnetischen Anziehungskraft" des Berges gehorchen. Diese erstaunliche Eigenschaft des Berges galt als so zuverlässig, dass sogar eine Tafel mit einer Beschreibung des Phänomens an der entsprechenden Stelle auf der Straße prangt. Es gab jedoch Leute, die es für zweifelhaft hielten, dass der Berg Autos anziehen könnte. Zur Überprüfung wurde dieser Straßenabschnitt eingeebnet. Das Ergebnis war unerwartet: Was alle für einen Anstieg hielten, entpuppte sich als 2-Grad-Gefälle. Eine solche Steigung kann dazu führen, dass das Auto ohne Motor auf einer sehr guten Autobahn rollt. Die Illusion des Sehens erklärt auch die Geschichten von Reisenden über Flüsse, in denen Wasser den Hang hinaufströmt. Dazu ein Auszug aus dem Buch „Äußere Sinne“ eines Physiologen, Professor Bernstein: „In vielen Fällen neigen wir dazu, Fehler zu machen, wenn wir beurteilen, ob eine bestimmte Richtung horizontal ist, ob sie nach oben oder nach unten geneigt ist. Wenn wir zum Beispiel eine leicht abfallende Straße entlanggehen und in einiger Entfernung eine andere Straße sehen, die auf die erste trifft, stellen wir uns den Anstieg der zweiten Straße steiler vor, als er wirklich ist. Dann stellen wir überrascht fest, dass die zweite Straße gar nicht so steil ist wie erwartet. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass wir die Straße, auf der wir gehen, zur Hauptebene nehmen, der wir die Neigung anderer Richtungen zuschreiben. Wir identifizieren ihn unbewusst mit der horizontalen Ebene und stellen uns dann natürlich die Steigung des anderen Weges übertrieben vor. Dies wird dadurch erleichtert, dass unser Muskelgefühl Steigungen von 2-3 Grad beim Gehen überhaupt nicht erfasst. Auf den Straßen von Moskau, Kiew und anderen hügeligen Städten muss man oft die Illusion beobachten, von der der Physiologe spricht. Noch merkwürdiger ist eine andere optische Täuschung, die zufällig in unebenem Gelände erliegt: Der Bach scheint uns bergauf zu fließen! Beim Abstieg auf einer leicht abfallenden Straße entlang eines Baches, der ein noch geringeres Gefälle hat, d.h. fließt fast horizontal, es scheint uns, dass der Bach den Hang hinauf fließt. In diesem Fall betrachten wir auch die Richtung der Straße als horizontal, da wir es gewohnt sind, die Ebene, auf der wir stehen, als Grundlage für die Beurteilung der Neigung anderer Ebenen zu nehmen. Damit Menschen weniger Fehler machen und ihren Augen bedingungslos vertrauen können, müssen sie daher einige Merkmale ihres Sehapparats berücksichtigen.

DAS KONZEPT DER OPTISCHEN TÄUSCHUNG

Eine optische Täuschung ist eine Darstellung eines sichtbaren Phänomens oder Objekts, das aufgrund der strukturellen Merkmale unseres Sehapparats nicht der Realität entspricht. Einfach gesagt, dies ist eine falsche Darstellung der Realität. (Es ist wichtig zu beachten, dass sich dies nicht auf Inkonsistenzen bezieht, die mit individuellen Sehbehinderungen verbunden sind, wie z. B. Farbenblindheit.)

Warum entstehen optische Täuschungen? Der menschliche Sehapparat ist ein komplexes System mit einer wohldefinierten Funktionsgrenze. Dazu gehören: die Augen, Nervenzellen, durch die das Signal vom Auge zum Gehirn weitergeleitet wird, und der Teil des Gehirns, der für die visuelle Wahrnehmung zuständig ist. In dieser Hinsicht gibt es drei Hauptursachen für die Illusion:

1) unsere Augen nehmen das vom Objekt kommende Licht so wahr, dass falsche Informationen an das Gehirn gelangen;

2) wenn die Übertragung von Informationssignalen durch die Nerven gestört ist, treten Fehler auf, die wiederum zu einer fehlerhaften Wahrnehmung führen;

3) Das Gehirn reagiert nicht immer richtig auf Signale, die von den Augen kommen.

Oft entstehen optische Täuschungen gleich aus zwei Gründen: Sie sind das Ergebnis einer gezielten Arbeit des Auges und einer fehlerhaften Signalumwandlung durch das Gehirn.

Optische Täuschungen werden nach Ursprung in drei Arten unterteilt:

natürlich oder von der Natur geschaffen (z. B. eine Fata Morgana);

künstlich oder von Menschenhand erfunden (z. B. der „Schwebe“-Trick oder, wie die Leute sagen, „fliegende Dame“);

gemischte, d. h. von einer Person nachgebildete natürliche Illusionen (z. B. bekannte Illusionsbilder, ein Fata Morgana-Modell).

Es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen natürlichen und künstlichen Illusionen. Wenn eine Illusion von einer Person erfunden wird, dann hat sie notwendigerweise ein konstruktives Geheimnis, und nachdem sie es dem Beobachter mitgeteilt hat, verliert sie weitgehend ihr Geheimnis. Natürliche und gemischte Illusionen ändern nichts an der Stärke ihres Einflusses, unabhängig davon, ob der Betrachter ihr Geheimnis kennt oder nicht.

Es sei darauf hingewiesen, dass optische Täuschungen nicht unbedingt durch das Spiel von Licht und Schatten entstehen. Das Herzstück der bereits erwähnten „Flying Lady“-Illusion ist also ein ausgeklügeltes mechanisches Design.

ARTEN VON ILLUSIONEN

Illusionen des Sehens

Optische Täuschungen oder die Algebra des Unmöglichen.

Es ist bekannt, dass unsere Vision unvollkommen ist und wir manchmal etwas sehen, das in Wirklichkeit nicht existiert. Aber die Tatsache, dass die große Mehrheit der Menschen manchmal die gleichen falschen visuellen Eindrücke erhält, spricht für die Objektivität unseres Sehens und dass es uns, ergänzt durch Denken und Handeln, relativ genaue Informationen über die Objekte der Außenwelt gibt. Andererseits spricht die Tatsache, dass verschiedene Menschen im Prozess der visuellen Wahrnehmung eine unterschiedliche Fähigkeit haben, Fehler zu machen, manchmal in Objekten zu sehen, was andere nicht bemerken, von der Subjektivität unserer visuellen Empfindungen und ihrer Relativität.

Wenn man allgemein über die Ursachen visueller Täuschungen (Irrtümer, Täuschungen) spricht, sollte man zunächst darauf hinweisen, dass sie manchmal aufgrund speziell geschaffener, besonderer Beobachtungsbedingungen auftreten, z. B.: Beobachtung mit einem Auge, Beobachtung mit starren Achsen der Augen, Beobachtung durch einen Schlitz usw. .P. Solche Illusionen verschwinden, wenn die ungewöhnlichen Beobachtungsbedingungen beseitigt werden.

Zweitens entstehen die allermeisten Sehtäuschungen nicht durch die optische Vollkommenheit des Auges, sondern durch ein falsches Urteil über das Sichtbare, so dass hier eine Täuschung beim Erfassen des visuellen Bildes anzunehmen ist. Solche Illusionen verschwinden, wenn sich die Beobachtungsbedingungen ändern, wenn einfachste Vergleichsmessungen durchgeführt werden, wenn einige Faktoren, die die richtige Wahrnehmung stören, ausgeschlossen werden.

Schließlich sind eine Reihe von Täuschungen bekannt, die auch durch die optische Unvollkommenheit des Auges, durch bestimmte spezielle Eigenschaften verschiedener am Sehvorgang beteiligter Analysatoren (Netzhaut, Nervenreflexe) verursacht werden.

Sehtäuschungen umfassen keine optischen Tricks und mysteriöse Geister, die mit Hilfe von Spiegeln, Projektoren und anderen technischen Geräten erzeugt werden, sowie interessante optische Phänomene, die manchmal in der Natur beobachtet werden (Trugbilder, Nordlichter). Das Aussehen des letzteren ist auf die optischen Eigenschaften der Erdatmosphäre zurückzuführen. In all diesen Fällen täuscht sich unser Auge, weil es entweder durch technische Hilfsmittel oder durch die besondere Beschaffenheit des Mediums zwischen Auge und Beobachtungsobjekt bewusst getäuscht wird. Auch die optischen Täuschungen, die bei manchen Menschen in der Dämmerung und im Dunkeln auftreten, sind keine Wahrnehmungstäuschungen, wenn unzureichende Beleuchtung die Arbeit der Augen erschwert und eine besondere Stimmung und Empfindungsverzerrung durch Myopie, Hyperopie, Farbenblindheit und andere Defekte des Sehapparates, die für die meisten Menschen nicht typisch sind.

Illusionen, die mit den strukturellen Merkmalen des Auges verbunden sind

Blinder Fleck. Das Vorhandensein eines blinden Flecks auf der Netzhaut des Auges wurde erstmals 1668 von dem berühmten französischen Physiker E. Mariotte entdeckt. Tatsache ist, dass die Netzhaut des Auges an der Stelle, an der der Sehnerv in das Auge eintritt, keine lichtempfindlichen Enden von Nervenfasern hat. Daher werden Bilder von Objekten, die auf diese Stelle der Netzhaut fallen, nicht an das Gehirn übertragen und daher nicht wahrgenommen. Ein blinder Fleck sollte uns anscheinend daran hindern, das gesamte Objekt zu sehen, aber unter normalen Bedingungen bemerken wir dies nicht. Erstens, weil die Bilder von Objekten, die auf den blinden Fleck in einem Auge fallen, nicht auf den blinden Fleck im anderen projiziert werden; zweitens, weil die fehlenden Teile des Objekts unfreiwillig durch Bilder benachbarter Teile oder des dieses Objekt umgebenden Hintergrunds ersetzt werden (in der Abbildung wird die verschwindende Figur durch einen weißen Hintergrund ersetzt).

Bestrahlung. Das Phänomen der Bestrahlung (auf Lateinisch falsche Strahlung) besteht darin, dass helle Objekte auf dunklem Hintergrund gegenüber ihrer tatsächlichen Größe stärker vergrößert erscheinen und gewissermaßen einen Teil des dunklen Hintergrunds einfangen. Wenn wir eine helle Fläche vor einem dunklen Hintergrund betrachten, scheinen sich die Grenzen dieser Fläche aufgrund der Unvollkommenheit der Linse auseinanderzubewegen, und diese Fläche erscheint uns größer als ihre wahren geometrischen Abmessungen. In der Abbildung erscheint das weiße Quadrat aufgrund der Helligkeit der Farben im Vergleich zum schwarzen Quadrat auf weißem Hintergrund viel größer.

Illusionen, wenn sich ein Objekt bewegt

Wenn sich das Beobachtungsobjekt bewegt, treten auch eine Reihe von visuellen Täuschungen auf, die auf einige Eigenschaften unseres Sehapparats zurückzuführen sind. Wird beispielsweise ein Kreis mit einem farbigen Sektor gedreht, so erscheint uns der ganze Kreis farbig. Dies lässt sich durch die Fähigkeit unseres Auges erklären, einen visuellen Eindruck für den Bruchteil einer Sekunde zu behalten, obwohl das sichtbare Objekt bereits aus dem Blickfeld verschwunden ist.

Es gibt eine Illusion, die man als Plateau-Spirale oder einfach als Kreiseleffekt bezeichnen kann. Dreht man eine Scheibe mit Spirale (oben) im Uhrzeigersinn, so entsteht nach längerem Fixieren mit dem Auge der Eindruck, dass alle Spiraläste zur Mitte hin gezogen werden; Wenn sich die Spirale in die entgegengesetzte Richtung dreht, sehen wir die Divergenz der Spiralen in die entgegengesetzte Richtung vom Zentrum zur Peripherie. Wenn wir nach langer Untersuchung einer sich bewegenden Spirale stehende Objekte betrachten, sehen wir ihre Bewegung in die entgegengesetzte Richtung. Wenn wir also zum Beispiel nach längerer Beobachtung des Geländes aus dem Fenster eines fahrenden Zuges oder von Wasser aus dem Fenster eines fahrenden Dampfers unseren Blick auf stationäre Gegenstände im Inneren des Zuges oder Dampfers richten, dann wird es so scheinen uns, dass sie sich auch bewegen, aber in die entgegengesetzte Richtung. Diese Illusionen sind mit aufeinanderfolgenden bewegten Bildern verbunden.

Die Kinematographie basiert auf der Eigenschaft unseres Auges, für 0,1 Sekunden zu „sehen“, was bereits verschwunden ist: beim Wechsel von 24 Bildern pro Sekunde und wenn das Projektorfenster im Moment des Wechsels des Bildes mit einem speziellen Bildschirm (Obturator) blockiert ist, unser Das Auge bemerkt diese Veränderung nicht und nimmt nicht die Bewegung des Bandes wahr, sondern die langsamere Bewegung der auf die Leinwand projizierten Figuren. Auch das Fernsehen nutzt das Gesetz des visuellen Eindrucks. In diesem Fall „zeichnet“ der Elektronenstrahl auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre des Empfängers mit sehr hoher Geschwindigkeit das Bild des Bildes, das wir sehen, indem er sich entlang horizontaler Linien bewegt und vertikal von Zeile zu Zeile verschiebt . Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Elektronenstrahls, der sich zeilenweise vom oberen Rand des Bildschirms bis zu seinem unteren Rand bewegt, nehmen wir diese Bewegung nicht wahr, sondern nehmen das Bild als Ganzes wahr.

Illusionen des Farbensehens

Die wichtigste Eigenschaft unseres Auges ist seine Fähigkeit, Farben zu unterscheiden. Eines der Phänomene - das Phänomen der Verschiebung des Maximums der relativen Sichtbarkeit beim Übergang vom Tag- zum Dämmerungssehen - besteht darin, dass beim Dämmerungssehen (bei geringer Beleuchtung) nicht nur die Wahrnehmungsempfindlichkeit des Auges im Allgemeinen abnimmt, sondern auch auch, dass das Auge unter diesen Bedingungen eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Farben des langwelligen Teils des sichtbaren Spektrums (rot, orange) hat, aber eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber den Farben des kurzwelligen Teils des Spektrums (blau, violett). Der rote Mohn und die Kornblume auf dem Bild scheinen bei Tageslicht in der Helligkeit nahe beieinander zu liegen. In der Abenddämmerung erscheint der Mohn ganz dunkel und die Kornblume heller.

Manchmal stoßen wir beim Betrachten farbiger Objekte auch auf Sehfehler oder Illusionen. Erstens beurteilen wir manchmal fälschlicherweise die Sättigung einer Farbe nach der Helligkeit des Hintergrunds oder nach der Farbe der umgebenden Objekte. Auch hier gelten die Gesetze des Helligkeitskontrastes: Auf dunklem Untergrund hellt sich die Farbe auf, auf weißem dunkler. Zweitens gibt es das Konzept der richtigen Farbkontraste, wenn sich die Farbe des Objekts, das wir beobachten, in Abhängigkeit von dem Hintergrund ändert, vor dem wir es betrachten. Illusionen dieser Art begegnen wir in den folgenden Formen. Der schwarze Kreis in der Figur erscheint auf grünem Hintergrund leicht rötlich, wenn wir die Zeichnung mit dünnem Transparentpapier abdecken, wird die illusorische rote Farbe noch deutlicher (die Schärfe der Ränder wird gelöscht und der Unterschied in der Helligkeit des Feldes und Hintergrund wird reduziert, wodurch die Manifestation des Effekts verstärkt wird). Ebenso erscheint ein schwarzer Kreis auf Rot grünlich, auf violett-blauem Hintergrund grünlich-gelb und auf Blau kupferrot.

Eine andere Art der Farbtäuschung ist, dass manche Farben als „hervortretend“ und andere als „zurücktretend“ empfunden werden. Diese Tatsache wird in der folgenden Abbildung deutlich. Wenn wir die Abbildung links betrachten, neigen wir dazu, zu glauben, dass es sich um einen Pyramidenstumpf handelt, dessen Spitze uns zugewandt ist. Aber links würden wir uns eher einen Tunnel mit einem Auslass in der Ferne vorstellen. "Vorstehende" Farben erscheinen normalerweise als rot-orange-gelbe (oder "warme") Farben, während "zurückgehende" Farben grün-blau (oder "kalt") erscheinen.

Größenillusionen

Schon in der Antike verwirrte die Tatsache, dass Mond und Sonne am Horizont größer erscheinen als hoch am Himmel. Diese optische Täuschung wird Mondtäuschung genannt. Der ganze Effekt besteht darin, dass die Anwesenheit der Erde den Eindruck erweckt, dass der Mond am Horizont weiter entfernt ist als der Mond in seinem Zenit, da der gefüllte Raum zwischen dem Betrachter und dem Horizont den Eindruck einer größeren Ausdehnung erweckt als der unbesetzte Raum zwischen dem Betrachter und dem Himmel darüber. Daher erscheint uns der Mond am Horizont größer als der aufgehende Mond.

Wir sind im Allgemeinen daran gewöhnt, dass alle Objekte, die sich zum Horizont zurückziehen, auf der Netzhaut in ihren linearen Dimensionen abnehmen: Menschen, Züge, Wolken, Flugzeuge ... „Wenn wir hinter einem fernen Dorf ein Flugzeug über dem Horizont aufsteigen sahen, dasselbe So groß, wie wir es von oben sehen, würde es größer erscheinen als das Dorf selbst und würde wahrscheinlich einen erschreckenden Anblick darstellen“, schreibt der berühmte englische Physiker William Bragg in seinem Buch „The World of Light“. Ebenso der Mond: Nähert er sich dem Horizont, müsste er kleiner werden, wie ein Flugzeug, die Erfahrung verlangt dies gebieterisch. Und da „nahe am Horizont“ für unsere „unbewussten Schlussfolgerungen“ bedeutet, dass der Mond weiter entfernt ist als oben, muss etwas gegen die Tatsache unternommen werden, dass die Winkelgröße der Scheibe winkelmäßig konstant ist. Es stellt sich also psychologisch heraus, dass die Scheibe größer geworden ist. Andernfalls hätte es beim Wegbewegen nicht die gleiche Winkelgröße beibehalten können. Und wir sehen den Mond riesig!

Porträt Illusionen

Viele haben die sogenannten mysteriösen, wie lebendigen Porträts gesehen, die uns immer ansehen, unseren Bewegungen folgen und ihre Augen dorthin richten, wo wir uns bewegen. Dies liegt daran, dass die Pupillen der Augen im Porträt in der Mitte des Augenabschnitts platziert sind. So sehen wir die Augen, die uns anblicken, aber wenn die Augen seitlich an uns vorbei blicken, erscheint uns die Pupille und die gesamte Iris nicht in der Mitte des Auges, sondern zur Seite verschoben. Wenn wir uns vom Porträt entfernen, ändern die Pupillen natürlich ihre Position nicht – sie bleiben in der Mitte der Augen, und da wir das ganze Gesicht weiterhin in derselben Position zu uns sehen, scheint es so uns, dass das Porträt den Kopf gedreht hat und uns folgt.

GESCHICHTE DER ENTDECKUNGEN

FAZIT

90 % der Informationen gelangen über die Augen in unser Gehirn. Auch wenn ein Mensch ohne rosarote Brille lebt, wird er die gesehene Situation nicht immer realistisch einschätzen können. So funktionieren unsere Augen. Wenn eine Person die Merkmale des Sehens kennt, kann sie das resultierende Bild analysieren, verstehen, wann ihre Augen sie täuschen und wann das Bild vollständig real ist.

Solches Wissen kann das Leben viel einfacher machen, indem es die Probleme beseitigt, die mit visuellen Täuschungen verbunden sind. Sie werden helfen, einige Naturphänomene, die Geräte einiger Objekte (Ampel) besser zu verstehen.

Vergessen Sie nicht, dass optische Täuschungen uns unser ganzes Leben lang begleiten. Daher ist die Kenntnis ihrer Hauptarten, Ursachen und möglichen Folgen für jeden Menschen notwendig.

LITERATUR

1. Wikipedia

2. Lehrbuch für Physik Klasse 11. Verlag Aufklärung.

optische Täuschung

Oder eine optische Täuschung

Aufgeführt:

Schüler der 9. Klasse

Rakhmanova Zina Andreevna

Einführung__________________________________________________ 3

Einige Arten optischer Täuschungen _________ _ 4-10

Experimentelle Untersuchungen zur Wahrnehmung von Illusionen_________ 11-13

Fotos mit optischen Täuschungen erstellen _____________ 14

Abschluss ____________________________________________ 15

Referenzen __________________________________16

Anhang________________________________________________ 17-28

EINLEITUNG

Der Ausdruck „Täuschung“ ist im Leben sehr verbreitet. Leider ist unser Auge kein genaues Instrument der Welt und neigt daher dazu, Fehler zu machen. Diese Fehler werden optische Täuschungen genannt. Einfach gesagt, dies ist eine falsche Darstellung der Realität. Eine sehr große Anzahl von ihnen ist bekannt, und alle unterscheiden sich nicht, ebenso wie die Gründe für ihr Auftreten.

Oft täuscht das, was wir sehen, und vieles ist gar nicht so, wie es auf den ersten Blick scheint. Selbst die einfachsten Dinge können mit den unerwartetsten Entdeckungen behaftet sein, Sie müssen nur genauer hinsehen.

Aber sollten wir allem vertrauen, was wir sehen? Ist es möglich zu sehen, was niemand gesehen hat? Stimmt es, dass stationäre Objekte sich bewegen können? Was ist die Vielfalt optischer Täuschungen? Ich möchte wirklich Antworten auf alle gestellten Fragen finden, also habe ich beschlossen, eine Studie "Illusion" durchzuführen und mich mit diesem Thema zu befassen.

Ziel: die ich mir im Arbeitszimmer vorgenommen habe - Finden Sie heraus, was der optischen Täuschung zugrunde liegt - Wunder oder Wissenschaft?

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, das Folgende zu lösen

Aufgaben:

1. Sammeln Sie Material über die Arten optischer Täuschungen und die Gründe für ihr Auftreten.

2. Führen Sie eine Studie durch, in der es möglich ist, den Prozentsatz der Objektivität in der Wahrnehmung des Objekts durch Schüler der 9. Klasse und Lehrer zu bestimmen.

3. Lerne mit Illusionen umzugehen.

Studienobjekt - optische Täuschung.

Gegenstand der Studie Ursachen optischer Täuschungen.

Forschungshypothese Illusionen basieren auf gewöhnlichen Naturphänomenen.

Einige Arten optischer Täuschungen.

Als ich dieses Thema in der enzyklopädischen Literatur und im Internet studierte, fand ich heraus, dass das Wort "Illusion" in der Übersetzung aus dem Lateinischen "Irrtum, Täuschung" bedeutet. Dies deutet darauf hin, dass Illusionen seit langem eine Art Fehlfunktion im visuellen System bedeuten. In der zweiten Hälfte des 19. bis frühen 20. Jahrhunderts wurden viele Testbilder erstellt, die die Fehler dessen, was wir darauf sehen, anzeigen. OPTISCHE TÄUSCHUNG ist ein Eindruck eines sichtbaren Objekts oder Phänomens, der nicht der Realität entspricht, d.h. optische Täuschung.

Optische Täuschungen werden in drei Arten unterteilt:

natürlich oder von der Natur geschaffen;

künstlich oder künstlich;

Gemischte, das heißt natürliche Illusionen, die vom Menschen nachgebildet wurden.

Arten optischer Täuschungen:

natürliche optische Täuschungen

Luftspiegelungen

Mirage ist ein Spiel von Lichtstrahlen. Das Wort „Trugbild“ kommt von

Französisches Wort und bedeutet „reflektieren, wie in einem Spiegel“, und in der Rolle

"Spiegel" ragt heraus ... Luft. Luftspiegelungen werden normalerweise in drei Klassen eingeteilt.

Die erste Klasse umfasst minderwertige Luftspiegelungen - ein umgekehrtes Bild

Artikel. Es stellt sich heraus, dass die Luft aus Schichten besteht, die unterschiedlich sind

Temperatur und Dichte. Wenn die Strahlen von einer Schicht zur anderen gelangen, beginnen sie zu brechen, und wenn der Temperaturunterschied zwischen den Schichten groß ist, dann die Strahlen

im Allgemeinen beginnen zu reflektieren, während Illusionen entstehen

werden Luftspiegelungen genannt. So wird beispielsweise in der Wüste der Sand erhitzt

Unter der Sonne erwärmt sich die untere Luftschicht und beginnt zu reflektieren

Objekte wie ein Spiegel. Minderwertige Luftspiegelungen sind ebenfalls zu sehen

heiße sonnenasphaltstraße.

Die Fata Morganas der zweiten Klasse umfassen überlegene Fata Morganas. Sie sind weniger verbreitet und malerischer als die unteren. Eine obere Fata Morgana tritt auf, wenn die erdnahen Luftschichten viel kälter sind als die oberen: Das Bild bricht vom Boden ab und hängt in der Luft, manchmal steht es auf dem Kopf.Eine obere Fata Morgana kann einen Bogen beschreiben und zum Boden zurückkehren nach Hunderten von Kilometern. (Über dem Meer werden ideale Bedingungen für die Bildung von oberen Luftspiegelungen geschaffen. Daher sehen Seeleute oft Schiffe in der Luft hängen und sogar Schiffe weit hinter dem Horizont. Es gibt auch seitliche Luftspiegelungen. Sie ähneln den unteren , nur im

In diesem Fall wird alles nicht von der Erde reflektiert, sondern von den durch Sonnenstrahlen erwärmten

Wände. Luftspiegelungen der dritten Klasse oder Fata Morgana sind ein mysteriöses Phänomen,

was durch keine physikalischen Gesetze erklärt werden kann.

Tausende Touristen und Einwohner der ostchinesischen Stadt Penglaive

2006 erlebte ein seltenes Phänomen - eine riesige Fata Morgana

Der über dem Ufer hängende Nebel erzeugte die Illusion eines Abbildes der Stadt

moderne Hochhäuser, breite Stadtstraßen, 7

laute Autos und Menschenmassen, die deutlich zu sehen waren.

Die Luftspiegelung dauerte mehrere Stunden, und vor ihrem Erscheinen waren 2 Tage sintflutartig

Regen. Einer der besten Orte der Welt, um Luftspiegelungen zu sehen, ist

Alaska. Je schlimmer die Kälte in Alaska ist, desto klarer und schöner erscheinen sie am Himmel

blinder Fleck

Im Laufe der Forschung lernte ich die erstaunlichen Merkmale der Struktur unseres Auges kennen. So gibt es zum Beispiel einen blinden Fleck im Auge, der 1668 von der französischen Physikerin Mariotte entdeckt wurde. Der blinde Fleck ist die Stelle auf der Netzhaut, an der der Sehnerv in den Augapfel eintritt. Mariottes Zeichnung ist dafür bekannt, einen blinden Fleck zu finden. Wenn Sie mit dem rechten Auge auf das Kreuz schauen (das linke Auge sollte geschlossen sein) und die Zeichnung näher oder weiter vom Auge entfernen, kommt ein Moment, in dem der schwarze Kreis nicht sichtbar ist. Es stellt sich heraus, dass ich wegen des blinden Flecks die Welt um mich herum mit Lücken sehen sollte? Es stellt sich heraus, nicht! Wir haben zwei Augen. Wenn also ein Bild in den blinden Fleck eines Auges eintritt, sieht das andere Auge alle Details.

Überlegen Sie, wie unsere Vision funktioniert. Ein Lichtstrahl, der von a abprallt

Objekt trifft auf die Hornhaut und passiert die Pupille. Hinter der Pupille

die Linse befindet sich ähnlich einer durchsichtigen Linse, die 8

bricht Licht und fokussiert es auf der Netzhaut. Als nächstes kommt der Sehnerv

sendet ein Signal an den Okzipitallappen des Gehirns und die Person sieht

Bild. Das bedeutet, dass das Sehen nicht nur das Auge, sondern auch das Gehirn steuert.

Wenn sie also von „Täuschung des Auges“ sprechen, wäre es richtiger

zu sagen, dass wir tatsächlich von unserem eigenen Gehirn getäuscht werden, wenn

analysiert, was er sieht.

In diesem Stadium der Recherche habe ich eine weitere Entdeckung für mich gemacht -

der unsichtbare Mann aus dem Roman des englischen Schriftstellers HG Wells konnte es nicht

sehen! Seine Pupille und Linse sind transparent, also die Strahlen durch seine Augen

eine unsichtbare Person kann ohne Hindernisse passieren und kann sich nicht zu einer versammeln

Punkt, um ein Bild auf der Netzhaut zu erzeugen. Die Person ist also unsichtbar.

muss blind sein.

Größenillusion

Eine der bekanntesten Illusionen der Größenwahrnehmung ist die Müller-Lyer-Illusion. Wenn Sie sich dieses Bild ansehen, werden viele sagen, dass das Segment mit den nach außen gerichteten Pfeilen länger ist als das Segment mit den nach innen gerichteten Pfeilen. Tatsächlich sind die Segmente gleich.

Zwei vollkommen gleiche Kreise in der Mitte werden unterschiedlich groß wahrgenommen, je nachdem, ob sie von größeren oder kleineren Kreisen umgeben sind.

Die Illusion mit Kreisen wird durch die Wirkung des Kontrastgesetzes erklärt, das Objekt erscheint größer als seine tatsächliche Größe vor dem Hintergrund kleiner Objekte und umgekehrt.

Ein weiteres Beispiel für diese Art von Illusion ist die Ponzo-Illusion. Es ist für jeden offensichtlich, dass das Fernsegment viel größer ist als das Nahsegment. In diesem Fall sind sie jedoch gleich. Die Illusion entsteht durch einen Fehler in unserem Gehirn, denn es ist daran gewöhnt, dass je weiter entfernt das Objekt ist, desto kleiner ist es.

Verzerrung der Form von Objekten.

Parallele Linien werden als nicht parallel wahrgenommen, wenn sie vor dem Hintergrund sich gegenseitig schneidender schräger Linien betrachtet werden. Der Kreis verliert seine regelmäßige Form, wenn er vor einem Hintergrund aus gekrümmten Linien betrachtet wird.

Diese Art von Illusion findet ihre Erklärung darin, dass die ausgeprägten Merkmale des Hintergrunds die Wahrnehmung von Objekten beeinflussen, die sich vor diesem Hintergrund befinden.

Neubewertung vertikaler Linien. Von zwei Linien gleicher Größe wird die vertikale visuell immer als viel größer wahrgenommen als die horizontale. Im Zusammenhang mit dieser Illusion erscheint uns die Höhe von Gegenständen größer als ihr tatsächlicher Wert. (Die Frau rechts wirkt kleiner und dicker.)

Bewegende Illusionen.

Ein Standbild scheint sich zu bewegen. Dasselbe rotierende Bild kann sich in verschiedene Richtungen drehen.

Geometrische Illusionen schaffen enorme Möglichkeiten für Künstler, Fotografen und Modedesigner. Allerdings müssen Ingenieure und Mathematiker mit Zeichnungen vorsichtig sein und das „Offensichtliche“ bekräftigen.

Illusion der Farbwahrnehmung

Die wichtigste Eigenschaft unseres Auges ist seine Fähigkeit, Farben zu unterscheiden. Aber auch hier gelang es den Illusionen, mich zu täuschen. Auf dem Bild sah ich zwischen den blauen und gelben Streifen zwei Rot- und zwei Grüntöne, obwohl es in Wirklichkeit nur ein Rot und ein Grün gibt. Der Fehler entstand aufgrund der Helligkeit des Hintergrunds und der Farbe der umgebenden Objekte.

Im Göring-Gitter waren am Schnittpunkt der weißen Streifen mit Ausnahme des Schnittpunkts, auf den ich meinen Blick fixierte, kleine graue Flecken sichtbar. Es stellt sich heraus, dass Sie etwas sehen können, das nicht da ist!?

Bewegungsillusion

Bewegungsillusionen sind am eindrucksvollsten und am schwierigsten zu erklären. Sie betrachten stationäre Objekte und sie beginnen sich zu bewegen. Dasselbe rotierende Bild kann sich in verschiedene Richtungen drehen. Die meisten Bewegungsillusionen bauen auf der regelmäßigen Wiederholung von Fragmenten unterschiedlicher Helligkeit oder Farbe auf. Das periphere Sehen spielt eine führende Rolle bei der Illusion von Bewegung. Versuche, deinen Finger an deine Schläfe zu bringen. Du wirst ihn nicht sehen. Aber es lohnt sich, einen Finger zu bewegen, und die Bewegung wird bemerkt, obwohl das visuelle System nicht erkennen kann, was dort blinkt. Der bekannte Schöpfer von Bewegungsillusionen A. Kitaoka hat recherchiert und interessante Fakten herausgefunden. Es stellt sich heraus, dass manche Menschen die Illusion von Bewegung nicht sehen können (nach einigen Schätzungen gibt es etwa 5% von ihnen).

Eine andere Tatsache ist nicht weniger interessant: Ältere Menschen sehen die Bewegung häufiger nicht als junge Menschen.

künstliche Illusionen

Duale Bilder

Doppelbilder sind Bilder, bei denen eine Person je nach Wahrnehmung des Bildes entweder einen Hintergrund oder eine Figur für sich auswählt.

Bilder sind Veränderer

Was auch immer man sagen mag, egal wie man die umgekehrten Bilder umdreht, die Bilder tauschen nicht die Plätze.

Unmögliche Figuren und Objekte

Es gibt eine riesige Klasse sogenannter "unmöglicher Figuren", die fälschlicherweise oder absichtlich mit Fehlern gezeichnet werden, was zu lustigen visuellen Effekten führt.

Mustererkennung

Illusionen der Mustererkennung zeichnen sich dadurch aus, dass manchmal sehr schwer zu bestimmen ist, was auf dem Bild abgebildet ist.

Manchmal erlaubt Ihnen die Hauptzeichnung selbst nicht, ein zusätzliches Bild zu sehen, mit anderen Worten, Sie können das Bild nicht erkennen. Wird das Bild dennoch erkannt, ist es bereits beim späteren Betrachten der Bilder problemlos zu erkennen.

Gemischte Illusionen

Dies ist vielleicht der größte Teil der Illusionen. Es enthält bekannte Illusionsbilder, verschiedene Modelle, und natürlich wird diese „Täuschung“ von einem Menschen geschaffen. Ein markantes Beispiel für eine gemischte optische Täuschung sind die atemberaubenden Zeichnungen auf dem Bürgersteig, die aus einem bestimmten Betrachtungswinkel sehr beeindruckend aussehen!

Anwendung optischer Täuschungen

Optische Täuschungen sind in der Architektur nichts Neues. Die Architekten des antiken Roms verfügten über Kenntnisse der Optik, die ausreichten, um mit der Mosaiktechnik prächtige optische Täuschungen auf Böden zu erzeugen.

In Odessa gibt es eine sehr beliebte Attraktion "Witch's House". Die optische Täuschung eines Flachhauses entsteht dadurch, dass die Seitenwände des Hauses spitzwinklig aufgebaut sind. Wenn man sich das Zollhaus in Australien ansieht, scheinen sich die Stockwerke zu erweitern und zu verengen, obwohl jedes Stockwerk des Hauses die gleiche Höhe hat.

Illusionen im Zirkus werden durch die Verwendung spezieller Ausrüstung erzeugt - ein doppelter Boden, spezielle Federn, versteckte Trennwände, eine bestimmte Installation von Spiegeln. Ausgeklügelte Geräte führen allerlei "mysteriöses" Verschwinden und Erscheinen von Dingen und Menschen durch, dienen dazu, Gegenstände und Menschen in der Luft schweben zu lassen, sie zu zersägen oder zu verbrennen.

Die Modewelt ist eine Welt der visuellen Illusionen. In der Geschichte der Tracht kann man nachvollziehen, wie die Taille mit Hilfe von sehr weiten Röcken „verengt“ wurde, die Beine mit Hilfe einer überschätzten Taille verlängert wurden. Vertikale Linien und Details der Kleidung (Streifen, Pfeile an Hosen, lange Schals, hohe Absätze) wirken optisch schlank und fördern das Wachstum. Kontrastierende vertikale Streifen verlaufen an den Außenseiten des Kleidungsstücks für eine taillierte Silhouette. Horizontale Linien (Nähte, Taschen, Rüschen, Schuhriemen) sind dicker. Der Käfig erhöht das Volumen und die Kreise geben den Formen Rundheit. Ein einfarbiger Anzug wirkt groß, sieht raffinierter und eleganter aus, und Kleidung mit hellen Farbflecken lässt sie voller erscheinen.

Experimentelle Untersuchungen zur Wahrnehmung von Illusionen

Ich habe Beispiele für verschiedene Arten von optischen Täuschungen gegeben. Der nächste Schritt ist ein kleines Experiment mit Schülern unserer Schule. Werden sie der Illusion der visuellen Wahrnehmung erliegen? Ich werde ihnen nacheinander optische Täuschungen zeigen und sie bitten, meine Fragen zu beantworten.

An dem Experiment nahmen 20 Schüler der 9. Klasse teil:

1. Zeichnung

Welcher der mittleren Kreise ist größer?

LINKS RECHTS

A) mehr übrig

B) richtig mehr

c) das gleiche

Antwortmöglichkeiten für die 1. Figur	Anzahl der Studenten	% von Studenten
ABER	8	40%
B	6	30%
B(richtig)	6	30%

2. Zeichnung

Zählen Sie die Anzahl der Beine des auf dem Bild gezeigten Elefanten:

Antwortmöglichkeiten für

3. Zeichnung

Anzahl der Studenten

% von Studenten

65%

35%

3. Zeichnung

Die Abbildung zeigt zwei blaue Linien. Welche ist länger. Links oder rechts?

A) der linke ist länger

B) Der rechte ist länger

b) das gleiche

Antwortmöglichkeiten für die 2. Figur	Anzahl der Studenten	% von Studenten
ABER	9	45%
B	4	20%
B (richtig)	7	35%

Umfrage unter Lehrern

Erfahrung Nr. 1

Antwortmöglichkeiten für 1. Zeichnung	Anzahl der Lehrer	% von Studenten
ABER	4	67%
B	2	33%
B(richtig)	0	0%

Erfahrung Nr. 2

Antwortmöglichkeiten für die 2. Figur	Anzahl der Lehrer	% von Studenten
ABER	4	67%
B	2	33%

Erlebnis Nr. 3

Antwortmöglichkeiten für die 3. Figur	Anzahl der Studenten	% von Studenten
ABER	2	33%
B	2	33%
B (richtig)	2	33%

Schlussfolgerungen aus der Forschung:

Ich habe Untersuchungen unter Schülern unserer 9. Klasse und Lehrern durchgeführt und den Prozentsatz der Wahrnehmung von Illusionen durch Schüler und Lehrer bestimmt. Das Experiment hat gezeigt, dass wir nicht immer sehen, was tatsächlich da ist, daher ist unsere Hypothese richtig. Wir kamen zu dem Schluss, dass die Objekte und Phänomene, die wir sehen, nicht immer der Realität entsprechen und wahr sind. Die durchgeführte Analyse lehrt uns, dass man sich nicht immer nur auf eine Schätzung nach Augenmaß beschränken sollte, sondern dass man Logik verbinden und Messungen vornehmen sollte.

Menschen können nicht vollständig kontrollieren, was sie sehen, und lassen sich leicht täuschen. In meinem Experiment sind das durchschnittlich 71 % der Schüler in 3 Experimenten.

Und schließlich habe ich versucht, Fotos mit optischen Täuschungen zu erstellen.

Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass eine optische Täuschung leicht erzeugt werden kann, tatsächlich ist sie es aber, bevor Wissenschaftler beeindruckende Ergebnisse erzielten, verbrachten sie viel Zeit und Mühe damit, die Struktur des Auges, seine Merkmale, Sehmerkmale und die Reaktion des Auges zu untersuchen Augen. Aber heute gilt die optische Täuschung nicht nur als eine der Forschungsmethoden, optische Täuschungen gelten als nützlich für die Entwicklung und das natürliche Training der Augen, und in jüngerer Zeit wurden optische Täuschungen im Leben verwendet. Meist handelt es sich dabei um Gemälde, Illustrationen oder Fotografien.

Fotografien mit optischen Täuschungen sind in letzter Zeit immer beliebter geworden, es werden Sonderausstellungen geschaffen, da diese Fotografien eher mit Kunst als mit wissenschaftlicher Tätigkeit zusammenhängen.

Ich beschloss auch, mich in dieser Kunst zu versuchen.

Foto von Illusionen der Täuschung.

Zerbrochener Bleistift im Wasser

Komplette Erfahrung

Setzen Sie einen Bleistift senkrecht in die Mitte des Bodens eines leeren Glases und betrachten Sie es so, dass sein unteres Ende, der Rand des Glases und das Auge auf einer Linie liegen. Gießen Sie Wasser in ein Glas, ohne die Position der Augen zu ändern. Warum vergrößert sich mit steigendem Wasserspiegel im Glas der sichtbare Teil des Bodens merklich, während der Bleistift und der Boden angehoben zu sein scheinen?

Stellen Sie den Bleistift schräg in ein Glas Wasser und betrachten Sie es von oben und dann von der Seite. Warum sieht ein Bleistift an der Wasseroberfläche von oben betrachtet gebrochen aus?
Warum scheint der im Wasser befindliche Teil des Bleistifts bei seitlicher Betrachtung zur Seite verschoben und im Durchmesser vergrößert zu sein?
Dies alles ist darauf zurückzuführen, dass der Lichtstrahl beim Übergang von einem transparenten Medium zum anderen gebrochen wird.

Beobachtung der Ablenkung eines Laserblitzstrahls beim Durchgang durch eine planparallele Platte.

Der einfallende Strahl, der gebrochene Strahl und die Senkrechte auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien, die am Auftreffpunkt des Strahls wiederhergestellt ist, liegen in derselben Ebene; Das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels ist für zwei Medien ein konstanter Wert, der als relativer Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten bezeichnet wird.

Der Brechungsindex relativ zum Vakuum wird genannt Absoluter Brechungsindex.

Suchen Sie in der Aufgabensammlung die Tabelle "Der Brechungsindex von Substanzen". Bitte beachten Sie, dass Glas, Diamant einen höheren Brechungsindex als Wasser haben. Warum denken Sie? Festkörper haben ein dichteres Kristallgitter, es ist für Licht schwieriger, hindurchzudringen, daher haben Substanzen einen höheren Brechungsindex.

Ein Stoff mit einem höheren Brechungsindex n 1 wird genannt optisch dichter Umgebung wenn n 1 n 2 . Ein Stoff mit einem niedrigeren Brechungsindex n 1 wird genannt optisch weniger dicht Umgebung wenn n 1 2

Nun, wie ist es mir gelungen?

Fazit

Das Studium optischer Täuschungen ist also abgeschlossen und wir können daraus schließen, dass die Täuschung kein Wunder, sondern eine Wissenschaft ist. Die zu Beginn der Studie aufgestellte Hypothese wurde bestätigt - fast alle Illusionen basieren auf gewöhnlichen Naturphänomenen. Im Arbeitsprozess wurden drei Hauptursachen für optische Täuschungen gefunden:

1. Die Gesetze der Physik - Brechung und Reflexion von Strahlen erzeugen Illusionen,

die Luftspiegelungen genannt werden.

2. Merkmale der Augenstruktur ermöglichen es Ihnen, die Illusion der Wahrnehmung zu sehen

Farben und Bewegungsillusionen, das Phänomen der Bestrahlung und Astigmatismus und,

natürlich ein blinder Fleck.

3. Die Studie zeigte, dass das Sehen nicht nur das Auge kontrolliert, sondern auch

Gehirn. Optische Täuschungen sind ein Trick unseres Gehirns, und das Sehen ist da

ist nur ein Vermittler, der diese Täuschung übermittelt.

Die Tatsache, dass heute nicht alle Illusionen eine eigene wissenschaftliche Erklärung haben, kann darauf hindeuten, dass das menschliche Sehen nicht ausreichend untersucht wurde.

Das im Forschungsprozess gewonnene Wissen und die gesammelten Fakten ermöglichten es zu lernen, wie man optische Täuschungen erzeugt und kontrolliert. Es wäre interessant, in der Klasse eine "Ecke der Illusionen" einzurichten, in der die Kinder die Grundlagen der Physik kennenlernen, verschiedene Experimente und Studien durchführen, ihre Erfindungen mitbringen und demonstrieren würden. Als erstes Exponat der Ecke der Illusionen biete ich ein Album mit von mir angefertigten optischen Täuschungen an. Bis heute gibt es in der Erforschung von Illusionen noch viele Geheimnisse, die darauf warten, entdeckt zu werden.

Literaturverzeichnis

1. Perelman Ya.I. "Unterhaltsame Physik"

2. Internetressourcen

3. Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache S.I. Ozhegov

Versuchen Sie sich vorzustellen, dass die Evolution des Lebens auf dem Planeten einen anderen Weg genommen hat und Tiere (darunter du und ich) konnten ein solches Gefühl wie das Sehen nicht erwerben. Klappt nicht? Kein Wunder – wir sind es so gewohnt, uns auf unsere Augen zu verlassen, dass wir uns gar nicht vorstellen können, wie die Welt um uns herum ohne ein optisches Bauteil aussehen würde. Bei aller Bedeutung des Sehens ist es nicht so perfekt - sagen wir, einige Kombinationen von Signalen können das Gehirn „überlisten“ (wie Sie wissen, „sehen“ wir mit Neuronen, nicht mit unseren Augen) und zwingen eine Person zum Erhalten verwirrt in der Größe von Objekten oder raten Sie „Bewegung“ in einem statischen Bild . Achtung! Setzen Sie sich bequem hin, "schalten" Sie alle Sinne außer dem Sehen aus und konzentrieren Sie sich auf den Bildschirm - wir werden über optische Täuschungen sprechen.

Klassische optische Täuschungen

Die Geschichte optischer Täuschungen hat eine mehr als tausendjährige Geschichte, bereits 350 v. Chr. schrieb Aristoteles: „Unseren Gefühlen kann man vertrauen, aber sie sind immer noch leicht zu täuschen.“ Der große Denker bemerkte, dass es den Anschein haben kann, als würden sich die Felsen in die entgegengesetzte Richtung zum Bach bewegen, wenn Sie eine Weile auf einen Wasserfall und dann auf einen bewegungslosen Berghang schauen. Moderne Forscher nennen dieses optische Phänomen Bewegungsnachwirkung oder Wasserfallillusion.

Wenn wir den Wasserfluss beobachten, passt sich ein Teil der Neuronen in unserem Gehirn an die unidirektionale Bewegung von Lichtsignalen an. Wenn wir also nach dem Wasserfall auf ein statisches Objekt blicken, „sehen“ wir die Bewegung für einige Zeit nur in die andere Richtung.

Illusion der Wahrnehmung relativer Größen

Ebbinghaus-Illusion

Im 19. Jahrhundert begann eine aktive Untersuchung der Wahrnehmungseigenschaften und der Eigenschaften der menschlichen Sinne. Damals entwickelten Forscher überhaupt optische Täuschungen, die heute als Klassiker gelten – die Ebbinghaus-Illusion.

Auch wenn Sie sich nicht allzu sehr für die Geschichte der Psychologie interessieren, sind Sie wahrscheinlich damit vertraut, sehen Sie sich das Bild an. Natürlich verstehen Sie, dass die Größe der orangefarbenen Kreise gleich ist, da Sie solche Illusionen schon tausendmal gesehen haben, aber Ihre Augen lügen Sie immer noch an - für den Bruchteil einer Sekunde haben Sie das Gefühl, dass sie immer noch anders sind. Das menschliche Gehirn bestimmt die Größe von Objekten und Bildern anhand der Größe benachbarter Objekte und gerät unweigerlich in eine Falle – vor dem Hintergrund großer schwarzer Kreise wirkt Orange kleiner als neben kleinen Kreisen.

Illusion der Tiefenwahrnehmung

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hat der italienische Psychologe Mario Ponzo als einer der ersten Wissenschaftler der Welt gezeigt, dass die Wahrnehmung der Größe von Objekten nicht nur von benachbarten Objekten beeinflusst wird, sondern auch von der Tiefe des Hintergrunds. Der Italiener entwickelte die klassische Illusion, die heute seinen Namen trägt.

Die Ponzo-Illusion sieht sehr einfach aus - zwei identische horizontale Linien befinden sich zwischen zwei geneigten Linien, während eine davon länger wahrgenommen wird. Die schrägen Linien erzeugen eine Perspektive, das Gehirn denkt, dass die obere horizontale Linie „weiter“ ist als die untere und korrigiert die „Entfernung“ – dies erzeugt einen merkwürdigen Effekt.

"Magische" Muller-Lyer-Linien

Eine weitere optische Täuschung aus dem Lehrbuch, die über hundert Jahre alt ist, ist die Muller-Lyer-Illusion. Sein Wesen ist auch ganz einfach - die Figur zeigt Linien mit Pfeilen an den Enden, die von den „Schwänzen“ von Pfeilen eingerahmte scheint größer zu sein.

Wissenschaftler streiten immer noch über den Mechanismus des Auftretens einer Illusion, die folgende Interpretation ist derzeit am beliebtesten. Drei zusammenlaufende Linien werden vom Gehirn als Teil eines dreidimensionalen Objekts interpretiert, während die Linien, die den „Punkt“ bilden, als näheres Objekt wahrgenommen werden (z. B. die Ecke eines Gebäudes von außen betrachtet). Die "Schwanz"-Pfeile wiederum erzeugen die Illusion eines entfernten Objekts ("Ecke des Raums"). Wie bei der Ponzo-Illusion "kompensiert" das Gehirn die Entfernung zum Objekt, wodurch die Linien anders erscheinen.

Das Rätsel von Helmholtz

Überraschungen für das Gehirn werden nicht nur durch konvergierende Linien präsentiert, sondern auch durch parallele vertikale oder horizontale Linien. Ende des 19. Jahrhunderts zeigte der deutsche Physiker und Physiologe Hermann von Helmholtz, dass ein mit horizontalen Linien gezeichnetes Quadrat breiter und niedriger aussieht als genau dasselbe, aber aus vertikalen Linien besteht.

Das von Helmholtz entdeckte Phänomen ist in der Bekleidungsproduktion weit verbreitet, doch entgegen einem weit verbreiteten Irrglauben wirken Querstreifen auf Pullovern und Kleidern nicht „füllig“, sondern machen die Figur im Gegenteil optisch schmaler und größer. In Modezeitschriften finden Sie oft Ratschläge wie „Tragen Sie vertikale Streifen, um schlanker auszusehen“, aber die Wissenschaft widerlegt dies gnadenlos. Werfen Sie einen Blick auf die Helmholtz-Illusion und sehen Sie selbst, dass der Effekt genau das Gegenteil ist.

Es ist erwähnenswert, dass diese optische Täuschung weit und breit untersucht wurde, aber die Wissenschaftler können sich noch nicht auf die Mechanismen ihres Auftretens einigen.

Klassische frühe Illusionen veränderten die Vorstellungen der Menschen über die Welt um sie herum - wie sich herausstellte, ist "seinen Augen zu trauen" bei weitem nicht immer möglich. Nicholas Wyed, Spezialist für die Geschichte optischer Täuschungen von der University of Dundee (Schottland), ist sich sicher, dass optische Täuschungen eine bedeutende Rolle bei der Erforschung der Eigenschaften der Wahrnehmung spielten: „Durch das Erschaffen von Illusionen erkannten Wissenschaftler, dass sogar das Verständnis des Mechanismus von Die Augen geben kein ganzheitliches Bild von der Natur des Sehens.“ Wade stellt fest, dass die Pioniere der Schaffung optischer Täuschungen versuchten, sie unter einer allgemeinen Theorie zu vereinen, aber sie waren erfolglos. Wie sich später herausstellte, sind die Reaktionen des menschlichen Gehirns auf optische Täuschungen viel komplexer und vielfältiger, als Forscher um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert sahen.

Illusionen im 20. Jahrhundert

Im „Zeitalter der Kriege und Revolutionen“ hat die Menschheit viele Durchbrüche beim Verständnis der Natur optischer Täuschungen erlebt. Fortschritte in Wissenschaft und Technologie haben Fachleuten die Möglichkeit gegeben, das Problem aus einer anderen Perspektive zu betrachten. So bewiesen die Experimente von Thorsten Wiesel und David Hubel, dass unterschiedliche Neuronen für die Wahrnehmung verschiedener Bereiche des Gesichtsfeldes verantwortlich sind – für diese Entdeckung wurden die Forscher 1981 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.

Wenig später nahmen Künstler visuelle Verzerrungen auf - in den 1950er Jahren tauchte ein ganzer Kunsttrend auf, der sich optischen Täuschungen widmete, er wurde Op-Art genannt (aus der englischen optischen Kunst - „optische Kunst“). Einer der Begründer der Op-Art ist der französische Künstler und Bildhauer Victor Vasarely, dessen Werke oft als anschauliche Beispiele optischer Täuschungen zitiert werden.

Illusionen unserer Zeit

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wächst das Interesse an visuellen Verzerrungen weiter - neue wissenschaftliche Theorien erscheinen, mit deren Hilfe Wissenschaftler versuchen, die Mechanismen optischer Täuschungen zu erklären. Einer von ihnen zufolge entstehen Verzerrungen dadurch, dass das menschliche Gehirn das Bild ständig "vorhersagt", um die Verzögerung zwischen dem Ereignis selbst und dem Moment seiner Wahrnehmung auszugleichen. Während Sie beispielsweise diesen Artikel lesen, verarbeitet Ihr Gehirn Lichtsignale, die von einem Computermonitor oder Gadget-Bildschirm kommen. Es dauert eine gewisse Zeit, also sieht man nicht die Gegenwart, sondern die Vergangenheit.

Der Neurowissenschaftler Mark Changizi glaubt, dass es die Versuche des Gehirns sind, das Bild „vorwegzunehmen“, was einige der visuellen Verzerrungen erklärt.

Die Experimente von Changizi und seinen Kollegen am California Institute of Technology zeigen, dass keine der klassischen optischen Täuschungen dieser Theorie widerspricht. Als eines der anschaulichsten Beispiele für die "Vorhersage" des Bildes durch das Gehirn nennt Changizi die berühmte Hering-Illusion. Wenn sich eine Person vorwärts bewegt, bewegen sich die Objekte, die sie sehen, entlang radialer Linien, sodass das Gehirn solche Bilder tendenziell als Zeichen einer Bewegung im Raum wahrnimmt. „Diese Mechanismen funktionieren im wirklichen Leben großartig, aber sie führen auch dazu, dass das Gehirn Fehler macht, wenn eine Person radiale Linien sieht und gleichzeitig an Ort und Stelle bleibt“, stellt der Forscher fest.

Der Necker-Würfel und andere "Launen" des Gehirns

Die Erfindung der Magnetresonanztomographie ist zu einem wahren Geschenk für die Erforschung optischer Täuschungen geworden – die Wissenschaft hat es endlich geschafft, zumindest allgemein zu verstehen, was im menschlichen Gehirn passiert, wenn sie wahrgenommen werden. Bei der Untersuchung der Gehirnaktivität einer Person, die den Necker-Würfel betrachtet, kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass das Gehirn die Tiefe des Bildes mehrdeutig wahrnimmt. Neuronen scheinen untereinander zu „streiten“, welches Bild als „wahr“ zu betrachten ist, als Ergebnis sieht der Betrachter den Würfel in einer Position, dann in einer anderen.

Ähnlich verhält es sich mit einer anderen bekannten optischen Täuschung – dem sogenannten Hermann-Gitter. Schauen Sie sich das Bild an - mit peripherer Sicht "sehen" Sie graue Punkte am Schnittpunkt weißer Linien, aber sobald Sie auf einen "grauen Punkt" fokussieren, "verschwindet" er sofort. Nach einer der beliebtesten Erklärungen unter Wissenschaftlern für dieses Phänomen gibt es einen ständigen „Kampf“ zwischen Neuronen um die Verarbeitung dunkler und heller Bereiche des Bildes, wodurch eine Person die flimmernden Punkte „bemerkt“.

Die neuesten Ideen über Illusionen

Dank moderner Forschungsmethoden weiß die Menschheit, dass verschiedene Teile des Gehirns für die Wahrnehmung von Farbtönen, Formen von Objekten und deren Bewegung im Raum verantwortlich sind, aber wie wir zu einem ganzheitlichen Bild kommen, bleibt in vielerlei Hinsicht ein Rätsel. Enthusiasten entwickeln immer neue Möglichkeiten, das Auge zu täuschen, indem sie klassische Illusionen überdenken und ergänzen. Wenn wir sie betrachten, "erlauben" wir unserem eigenen Gehirn gewissenhaft, uns in die Irre zu führen, und als Ergebnis gibt es mehr Fragen als Antworten.

Das Interesse an der Problematik ist in unserer Zeit so groß, dass Experten seit zehn Jahren jährlich einen Wettbewerb um die beste optische Täuschung veranstalten. Diese Auszeichnung ging beispielsweise 2014 an die dynamische Ebbinghaus-Illusion, die das Auge viel überzeugender täuscht als die klassische statische Variante. Laut der Neurologin Suzanne Martinez-Conde, die Mitglied der Jury des Wettbewerbs ist, ist die Wirkung der neuen Illusion aufgrund der ständigen Größenänderung benachbarter Objekte um ein Vielfaches stärker als die eines von Hermann vorgeschlagenen Standbildes Ebbinghaus.

Martinez-Conde räumt ein, dass ein Großteil der modernen Forschung zu optischen Täuschungen auf der Arbeit von Wissenschaftlern des 19. Jahrhunderts basiert. So verstand Hermann Helmholtz als Erster, dass das menschliche Auge ständig schnelle, koordinierte Bewegungen ausführt, die sogenannten Sakkaden. Um zu verstehen, worum es geht, schließen Sie ein Auge und drücken Sie leicht mit dem Finger auf das untere Augenlid des anderen – das „Bild“, das Ihr Gehirn sieht, beginnt sich sofort zu bewegen. Im normalen Leben bemerken wir diese mikroskopischen "Zuckungen" nicht, weil das Gehirn vor langer Zeit gelernt hat, das Bild zu glätten, aber wenn es mit einer ungewöhnlichen Situation konfrontiert wird (mechanischer Schlag auf den Augapfel), manifestieren sich Sakkaden in ihrer ganzen Pracht.

Laut Suzanne spielen Sakkaden eine Schlüsselrolle in der berühmten „Spinning Serpents“-Illusion, die vom japanischen Psychiater Akiyoshi Kitaoka entwickelt wurde. Bei ihren Experimenten mit Serpents fanden Martinez-Conde und ihre Kollegen heraus, dass der Blick auf die Illusion die gleichen Neuronen feuert wie der Blick aus dem Fenster eines schnell fahrenden Zuges, wenn es so aussieht, als würde die Landschaft „vorbeifahren“ und nicht umgekehrt umgekehrt. Wenn der Betrachter gleichzeitig mit Hilfe einiger Tricks gezwungen wird, Sakkaden zu stoppen, verschwindet die Illusion.

Der Neurologe erklärt es so: Der Anschein von Bewegung in Spinning Serpents wird durch eine große Menge optischer Informationen erzeugt, die an verschiedenen Stellen der Netzhaut eindringen. Eine bestimmte Kombination von Lichtsignalen bringt das Gehirn dazu, ein statisches Bild als dynamisch wahrzunehmen. Sakkaden aktualisieren ständig das „Bild“ und verhindern, dass sich das Gehirn daran anpasst, aber wenn sie aufhören, verschwindet die Illusion von Bewegung nach einer Weile.

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