Optiset illuusiot hyödyntävät eroa sen välillä, mitä silmäsi näkevät ja mitä aivosi havaitsevat. Ne osoittavat, kuinka visuaalinen järjestelmäsi muokkaa kuvaa ennen kuin edes huomaat sitä, aivan kuten henkilökohtainen avustajasi seuloi tärkeän merkityksettömästä. Ihmiset ovat luoneet optisia illuusioita kauan ennen kuin he tiesivät, kuinka ne toimivat. Tähän mennessä neurotieteen kehitys on mahdollistanut sen ymmärtämisen, kuinka visuaaliset prosessit toimivat, jotka pettävät aivojasi. Mutta on myös sellaisia, joita ei ole vielä selitetty.

Illuusio varjolla shakkilaudalla

Kaikki tietävät illuusion, jossa varjo putoaa kehosta shakkilaudalle, ja kaksi varjon ulkopuolella ja sen sisällä sijaitsevaa solua näyttävät erilaisilta, mustavalkoisilta. Mutta itse asiassa ne ovat samanvärisiä. Edward Adelson käytti tätä illuusiota vuonna 1995 näyttääkseen ihmisille, kuinka ihmisen näköjärjestelmä havaitsee varjon. Kun pinnan väriä yritetään määrittää, aivot ottavat huomioon pinnan olevan varjossa ja ilmoittavat automaattisesti, että se tulisi tehdä vaaleammaksi. Siten aivot tulkitsevat varjossa olevan solun vaaleammaksi, mutta itse asiassa sillä on sama väri kuin varjon ulkopuolella olevalla solulla.

Lila Chase

Tämä optinen illuusio on musta hiusristikko violettien täplien ympyrän keskellä. Nämä täplät vuorostaan ​​katoavat ja sulautuvat harmaaseen taustaan. Tehtäväsi on keskittyä hiusristikkoon ja odottaa - huomaat, että violetit täplät eivät itse asiassa katoa, vaan muuttuvat vihreiksi! Tätä visuaalista temppua kutsutaan Troxler-efektiksi ja se löydettiin vuonna 1804. Tämä vaikutus viestii, että ihmissilmä pystyy keskittymään johonkin liikkuvaan, aktiiviseen, jättäen huomiotta kaiken muun. Silmäsi kestää vähän aikaa tottua, kun keskityt hiusristikkoon tottuaksesi, ja sitten ne alkavat seurata vaihtuvaa pistettä, joka muuttuu vihreäksi ja violetit haalistuvat taustalle merkityksettömänä.

hämärtyvä valo

Jos keskityt keskellä vilkkuvaan valoon, huomaat, että valonlähteen ympärille hajallaan olevat keltaiset pisteet alkavat kadota satunnaisesti ja ilmestyä odottamattomiin paikkoihin. Tämä johtuu ilmiöstä, jota kutsutaan liikkeen aiheuttamaksi sokeudeksi. Sillä ei vielä ole yleisesti hyväksyttyä selitystä, mutta useimmat tutkijat uskovat, että se on peräisin ensisijaisesta näkökuoresta, aivojen osasta, joka vastaa staattisia ja dynaamisia kohteita koskevien tietojen käsittelystä.

Göringin illuusio

Tässä geometrisessa optisessa illuusiossa raidat näyttävät ulospäin kaareutuneilta. Hering selittää tämän vaikutuksen siitä, että ihmisaivot yliarvioivat punaisen pystysuoran ja muiden sinisten raitojen leikkauskulman. Mutta miksi tämä virhearvio tapahtuu? Todennäköisesti tämä johtuu ihmisen taipumuksesta ennustaa visuaalisesti tulevaisuutta. Valo osuu verkkokalvoon erittäin nopeasti, joten ihmisen näköjärjestelmä on vähitellen kehittynyt kompensoimaan viivettä valon osumisen verkkokalvolle ja signaalin välittämisen välillä aivoihin.

Illuusio asteittaisuudesta

Tämän optisen illuusion vaakasuora raita muuttaa väriään vaaleasta tummaan, ja se on täsmälleen samalla, mutta vain vastakkaisella taustalla, joka muuttuu tummasta vaaleaksi. Kuten saatat arvata, tämä on vain optinen harha. Jos suljet taustan, näet, että vaakasuora raita on samanvärinen. Tämä illuusio on samanlainen kuin ensimmäinen, shakkilaudalla - aivot analysoivat ympäristöä, jossa vaakasuoran nauhan eri osat sijaitsevat, ja tummentaa sitä siellä, missä tausta on vaalea, ja kirkastaa sitä, missä tausta on tumma.

illusorinen liike

Tällä hetkellä ei ole selkeää selitystä sille, mikä aiheuttaa illusorisen liikkeen. Jotkut uskovat, että tämä johtuu pienistä, tahattomista silmien liikkeistä, jotka saavat sinut ajattelemaan, että kuva liikkuu. Toiset uskovat, että kun katsot niin monimutkaista kuviota, visuaalinen aivokuori sekoittaa vähitellen staattiset esineet dynaamisiin, joten näytät näkevän liikettä. Joka tapauksessa tämä illuusio on myös optinen illuusio, joka toimii kaikissa olosuhteissa, etkä pysty vakuuttamaan aivojasi.

Kaupungin tieteellinen ja käytännön konferenssi

koululaiset ja nuoret opiskelijat

Tieteellinen opiskelijoiden seura "Discovery"

MOU "Lyceum №1656"

Suunta: FYSIIKKA

optisia illuusioita

Täydentäjä: Gritsai Dmitry,

Kolesov Dmitri

Luokka 9 MOU "Lyceum No. 166"

Valvoja:

Puzhuls Irina Nikolaevna,

korkeampi fysiikan opettaja

MOU "Lyceum nro 1656"

Tomsk - 2007

Johdanto ...........................................................................................................3

Luku minä . Optisten illuusioiden selitys

fysiikka, biologia, psykologia.

1.1. Visuaalinen prosessi biologian näkökulmasta ................................... ...... 5

1.2. Näön psykologia ................................................... ................................................... ......5

1.3. Ympäristön fyysinen arviointi ................................................... .............................. 6

Luku II

2.1. Mielikuvitus ja todellisuus .................................................. ..............................................7

2.2. Mahdottomat hahmot - mielikuvituksen piirre ................................................ 8

Luku III . Optiset illuusiot.

3.1. Optiset illuusiot ovat olennainen osa ihmisen elämää… 11

3.2. Löytöjen historia ………………………………………………………..12

3.3. Optisten illuusioiden luokittelu ………………………………..12-15

3.3.1. Risteyksen illuusio …………………………………………………..12

3.3.2. Illuusio "jatkosta-katosta" …………………………………………………

3.3.3. Kaarevuuden illuusio …………………………………………………….13

3.3.4. Säteilytys ………………………………………………………………14

3.3.5. Ulkoinen paine esineen mittoihin …………………………………………………………………………………………………………………………………

Johtopäätös …………………………………………………………………16

Tieteellinen kirjallisuus ………………………………………………………17

Johdanto.

Tällä hetkellä tieteen ja tekniikan kehityksestä huolimatta henkilö käyttää edelleen subjektiivisia arviointejaan kaikilla aloilla. Tietysti, jos tämä koskee ei-matemaattisia tieteitä, niin siinä ei ole mitään väärää, mutta arvioiden suhteen, jos tulee virhe, jossa voi tapahtua korjaamattomia asioita, kannattaa unohtaa intuitio ja käyttää mittalaitteita. Tämä pätee tietysti niin sanottuun "silmäkohtaiseen" arviointiin.

Termi "illuusio" on hyvin yleinen. Valitettavasti silmämme ei ole tarkka instrumentti maailmassa, ja siksi sillä on taipumus tehdä virheitä. Näitä virheitä kutsutaan optisiksi illuusioiksi. Niitä tunnetaan hyvin suuri määrä, eivätkä ne kaikki ole samantyyppisiä, samoin kuin niiden esiintymisen syyt. Tässä kaksi tosielämän tapausta:

Kaliforniassa on vuori, jonka paikalliset autoilijat sanovat olevan magneettinen. Tosiasia on, että pienellä 60 metrin pituisella tieosuudella tämän vuoren juurella havaitaan epätavallisia ilmiöitä. Tämä osa on kalteva. Jos alamäkeen ajavan auton moottori sammutetaan, auto rullaa taaksepäin, ts. ylös rinnettä, ikään kuin tottelemalla vuoren "magneettista vetovoimaa". Tämän vuoren hämmästyttävän ominaisuuden katsottiin vakiintuneen niin luotettavasti, että jopa taulu, jossa oli ilmiön kuvaus, leijuu vastaavassa paikassa tiellä.

Jotkut kuitenkin pitivät epäilyttävänä, voisiko vuori houkutella autoja. Tarkastusta varten tämä tieosuus tasoitettiin. Tulos oli odottamaton: se, mitä kaikki pitivät nousuna, osoittautui 2 asteen laskuksi. Tällainen kaltevuus voi saada auton rullaamaan ilman moottoria erittäin hyvällä moottoritiellä.

Näön illuusio selittää myös matkailijoiden tarinoita joista, joissa vesi virtaa rinnettä ylöspäin. Lainaan tästä otteen erään fysiologin, professori Bernsteinin kirjasta "Ulkoiset aistit": "Monissa tapauksissa meillä on tapana tehdä virheitä arvioidessaan, onko tietty suunta vaakasuora, onko se kallistettu ylöspäin vai alaspäin. Kävelemällä esimerkiksi hieman kaltevaa tietä pitkin ja näkemällä jonkin matkan päässä toisen tien, joka kohtaa ensimmäisen, kuvittelemme toisen tien nousun jyrkemmäksi kuin se todellisuudessa on. Sitten olemme yllättyneitä nähdessämme, että toinen tie ei ole ollenkaan niin jyrkkä kuin odotimme.

Tämä selittyy sillä, että lähdemme tielle, jota pitkin lähdemme päätasolle, johon laskemme muiden suuntien kaltevuuden. Ymmärrämme sen tiedostamatta vaakatasoon, ja sitten luonnollisesti kuvittelemme toisen polun kaltevuuden liioiteltuna.

Tätä helpottaa se, että lihastuntomme ei ota kävellessä 2-3 asteen rinteitä ollenkaan. Moskovan, Kiovan ja muiden mäkisten kaupunkien kaduilla täytyy usein havaita illuusio, josta fysiologi puhuu. Vielä utelias on toinen optinen harha, joka sattuu taipumaan epätasaisessa maastossa: virta näyttää meistä virtaavan ylämäkeen!

Laskeuduttaessa hieman kaltevaa tietä pitkin puroa, jolla on vielä pienempi pudotus, ts. virtaa melkein vaakasuoraan, meistä näyttää siltä, ​​​​että puro virtaa rinnettä ylöspäin. Tässä tapauksessa katsomme myös tien suunnan vaakasuuntaiseksi, koska olemme tottuneet ottamaan muiden tasojen kaltevuuden arvioinnin perustaksi tason, jolla seisomme.

Siksi, jotta ihmiset tekisivät vähemmän virheitä ja luottavat ehdoitta silmiinsä, heidän on otettava huomioon joitain visuaalisen laitteensa ominaisuuksia.

Työn tavoitteet:

1. Selitä optisten illuusioiden esiintymisen luonne.

2. Selitä biologian, psykologian ja fysiikan näkökulmasta niiden esiintymismahdollisuus.

3. Luokittele optiset illuusiot.

4. Näytä mielikuvituksemme piirteiden soveltaminen mahdottomien hahmojen esimerkillä.

Tehtävät:

1. Kirjallisuuden opiskelu.

2. Hallitse analyysin ja synteesin metodologia.

3. Korosta harkittujen illuusion olennaisia ​​piirteitä.

4. Ryhmittele illuusioita, joilla on samat olennaiset ominaisuudet.

5. Tee johtopäätökset.

Tieteellinen uutuus:

Optisten illuusioiden luokittelu suoritettiin.

Luku minä . Optisten illuusioiden selitys

fysiikan, biologian, psykologian näkökulmasta.

1.1. Visuaalinen prosessi biologian näkökulmasta.

Ihmissilmä on monimutkaisin optinen laite, jolla ihminen havaitsee 90 % ympärillämme olevasta elämästä. Tähtitieteilijä ja fyysikko Johannes Kepler 1800-luvulla käsitteli silmän laitetta optiikan näkökulmasta. Hän osoitti, että silmänpohjaan muodostuu kuva ympäröivistä esineistä. Optiikan lakien mukaan tällainen kuva on käännettävä. Siksi vastasyntynyt vauva näkee maailman ylösalaisin. Mutta vähitellen aivot alkavat kääntää kuvaa ja tottuu siihen. On mielenkiintoista, että jos henkilö jatkaa kuvan kääntävien silmälasien käyttöä pitkään, aivot asettavat hänet jälleen "jaloilleen". Mutta ihmiset eivät ole luoneet silmän linssin kaltaista linssiä tähän päivään mennessä. Loppujen lopuksi se voi muuttua joko kuperammaksi tai vähemmän "teräväksi" lähellä ja kaukana olevissa kohteissa. Mutta jos tätä mekanismia rikotaan, henkilölle kehittyy joko kaukonäköisyys tai likinäköisyys, joten tässä tapauksessa hänen on käytettävä silmälaseja.

Pohja, jolle kuva putoaa ja muodostuu pelkistetyssä muodossa, välittää kuvan verkkokalvolle, joka havaitsee sen. Linssin ja verkkokalvon välissä on hyytelön kaltainen läpinäkyvä lasimainen runko. Koska verkkokalvon sisällä on visuaalinen violetti, joka haalistuu valon vaikutuksesta, voimme havaita sen. Verkkokalvo koostuu soluista, joita kutsutaan sauvoiksi ja kartioiksi. Syömäpuikkojen ansiosta havaitsemme mustavalkoisen kuvan. Käpyt erottavat värit: toiset ovat sinisiä, toiset vihreitä ja toiset punaisia. Kaikki muut värit sekoittuvat ihmissilmään.

1.2. Näön psykologia.

Samalla tiedetään, että kuva osunut silmään ja saavuttanut verkkokalvolle erityisten aivokanavien kautta siirtyy aivoihin, missä se muodostuu. Samanaikaisesti näköjärjestelmän impulssit eivät eroa nenän hermosolujen, korvan ihon impulsseista. Aivot näkevät heidän viestinsä visuaalisina kuvina vain siksi, että ne tietävät, mistä ne tulevat. Siellä henkilö esittelee kuvan. Mutta miksi aivot pystyvät esittämään kuvan? Psykologia on käsitellyt tätä asiaa jo jonkin aikaa.

Ihmisaivoilla on havainnon, ajattelun, muistin ja useiden muiden henkisten prosessien lisäksi erityinen psyyken muoto, joka on ainutlaatuinen ihmisille - mielikuvitus.

Missään muussa kuin mielikuvituksessa ilmenee psyyken ihanteellinen ja salaperäinen luonne. Voidaan olettaa, että mielikuvitus, halu ymmärtää ja selittää antiikin aikana kiinnitti huomiota henkisiin ilmiöihin, tuki ja stimuloi sitä edelleen. Mitä tulee tämän ilmiön mysteeriin, se piilee siinä, että toistaiseksi emme tiedä melkein mitään mielikuvituksen mekanismista, mukaan lukien sen anatominen ja fysiologinen perusta. Tiedettä ei tunneta edes mihin osaan aivojen mielikuvitusta on lokalisoitu.

Mielikuvituksen ansiosta ihminen luo, suunnittelee älykkäästi toimintansa ja hallitsee niitä. Lähes kaikki ihmisen aineellinen ja henkinen kulttuuri on ihmisten mielikuvituksen ja luovuuden tuotetta, ja me kaikki tiedämme jo varsin hyvin, mikä merkitys tällä kulttuurilla on "homo sapiens" -lajin henkisen kehityksen ja parantamisen kannalta. Mielikuvitus vie ihmisen hetkellisen olemassaolon rajojen yli, muistuttaa häntä menneestä ja avaa tulevaisuuden. Rikkaalla mielikuvituksella ihminen voi "elätä" eri aikoja, joihin millään muulla maailman elävällä olennolla ei ole varaa. Menneisyys on kiinnitetty muistikuviin, mielivaltaisesti herätetty henkiin tahdonvoimalla, tulevaisuus esitetään unissa ja fantasioissa.

Mielikuvitus auttaa ihmistä monin tavoin niissä elämäntilanteissa, joissa käytännön toimet eivät ole mahdollisia tai vaikeita tai yksinkertaisesti sopimattomia (hyödyttomia).

Mielikuvitus eroaa havainnosta siinä, että sen kuvat eivät aina vastaa todellisuutta, ne sisältävät fantasiaa, fiktiota. Jos mielikuvitus maalaa tietoisuudelle sellaisia ​​kuvia, joihin todellisuudessa ei vastaa mikään tai vain vähän, niin sitä kutsutaan fantasiaksi.

1.3. Ympäristön fyysinen arviointi.

Fysiikka puolestaan ​​on tarkka tiede, joten, jotta kiistaan ​​ei syventyä - fantasia on tärkeämpi ja tarpeellisempi tai todellisuus, sanotaan, että todellisuudella on myös tärkeä rooli. Ihminen näkee kaiken ympärillään pienennetyssä koossa, havaitsee vain auringonsäteet. Biologiasta tiedetään, että silmä on epätäydellisen tarkkuuden elin. Silmään vaikuttavat eri vahvuiset lihakset, verkkokalvolla on jonkin verran kaarevuutta, molemmat silmät ovat vaakasuorat, niissä on sokeita kohtia ja yleensä: kiikarin näköalue ihmisellä on pieni ja hän näkee vain eteen hänestä, kun taas kärpänen vinoilevin silmin voi nähdä takaa ja havaita yli 300 kuvaa sekunnissa!

Siksi luottamus sellaiseen subjektiivisen arvioinnin muunnelmaan kuin "silmällä", etenkään fysiikassa, ei ole perusteltua. Siksi sen, mitä siellä todella on, havaitsemme vääristyminä.

Luku II . Ihmisen mielikuvituksen piirteet.

2.1. Mielikuvitus ja todellisuus

Mielikuvitus voi olla neljää päätyyppiä: aktiivinen, passiivinen, tuottava ja lisääntyvä. Optisten harhakuvitelmien edessä ihmiset, joilla ei ole tahtoa, pettävät mielensä, useimmiten huomaamattaan, ja vain turvautuessaan mittalaitteiden apuun, he huomaavat ristiriidan. Jokin aika sitten pystyit varmistamaan tämän. Katso kuvaa 1: on kaksi toisiinsa nähden kohtisuoraa sauvaa, jotka leikkaavat.

Ne ovat samanarvoisia, mutta näyttää siltä, ​​​​että pystysuora on huomattavasti pidempi kuin vaakasuora. Kun tarkkailijoita pyydettiin piirtämään todella samankokoiset tikut, tulos poikkesi todellisesta koosta 33 %! Passiivisen mielikuvituksen kuvat syntyvät ihmisen tahdon ja halun lisäksi. Mutta mikään fantasia ei pysty keksimään jotain, mikä ei olisi henkilön tiedossa, siksi: ihminen kuvaa tietoisesti näitä tikkuja 33%:n erolla, koska hän on varma, että hän on oikeassa ja jopa oppiessaan virheestä, hän tekee sen jatkossakin, koska juuri tässä muodossa he ovat hänelle tasa-arvoisia, ja lisäksi tämä on kiintynyt tapa, josta on melkein mahdotonta päästä eroon.

Kuten yllä kirjoitettiin, mielikuvituksen ansiosta ihminen pystyy luomaan. Mutta useimmiten luovan prosessin impulssi on aktiivinen (tahdonvoimalla), tuottava (tietoinen rakentaminen toistamatta sitä, mikä on luotu ...) ja lisääntyvä (kopioiva) mielikuvituksen tyyppi.

Paljon harvemmin passiivinen mielikuvitus toimii tällaisena sysäyksenä. Vaikka runouden esimerkistä tiedetäänkin, kuinka kirjoittaja tahdottomasti säveltää runoutta yrittäessään löytää mahdollisuus tallentaa uusi riimi, jotta se ei menetä sitä. He sanovat, että inspiraatiota on. Lisäksi luova prosessi, joka alkaa pääsääntöisesti tahdonvoimalla, ts. mielikuvituksen teosta, vangitsee vähitellen tekijän niin paljon, että mielikuvitus muuttuu spontaaniksi, eikä hän enää luo kuvia, vaan kuvat omistavat ja hallitsevat taiteilijaa, ja hän noudattaa niiden logiikkaa.

2.2. Mahdottomat hahmot ovat mielikuvituksen piirteitä.

Siksi tavoitteena oli kertoa tarkemmin erikoislaatuisista illuusioista ja piirustuksista: mahdottomista hahmoista ja esineistä. Ensimmäisen mahdottoman hahmon loi vuonna 1934 ruotsalainen taiteilija Oskar Reuterswerd, joka kuvaa yhdeksää kuutiota erityisjärjestyksessä (kuva 2).

Peru Reuterswerda omistaa satoja muunnelmia. Niistä kolme, kuutiot mukaan lukien, oli jäljennetty Ruotsissa vuonna 1982 julkaistuun postimerkkisarjaan.

Mutta ehkä tunnetuin mahdottomista hahmoista on Penrosen kolmio (kuva 3), jonka L. ja R. Penrose julkaisi vuonna 1958 British Psychological Journalissa.

Ne perustuivat Reuterswerdin piirustukseen. Tarkasteltaessa kolmiota huomaamme, että tämän kehyksen kaikki kolme kulmaa ovat suoria, vaikka on selvää, että näin ei voi olla. Täällä lapsuudesta opitut säännöt esineiden kuvaamisesta tasaiselle paperille ovat ristiriidassa keskenään.

Mielikuvituksen ja terveen järjen välisen ristiriidan tuleen lisää öljyä piirustus, joka näyttää, kuinka Penrosen kolmio voidaan tehdä (kuva 4).

Kuten näet, tarvitset tähän vain kolme puukuutiota ja kolme tikkua yhdistettynä, kuten tässä näkyy, tai liimalla - ja olet valmis!

Tämän kolmion yksinkertaisuudesta huolimatta on mahdollista piirtää mahdoton kuvio vähemmillä elementeillä. Kiinnitä huomiota tähän esimerkkiin kahdesta palkista (kuva 5): oikealla ne sijaitsevat päällekkäin ja vasemmalla - vierekkäin.

Kun olet ymmärtänyt yksinkertaisten mahdottomien kuvioiden piirtämisen periaatteen, voit piirtää monimutkaisempia. Kiinnitä huomiota tähän puolisuunnikkaan (kuva 6) - sen piirustuksen periaate on siinä, että sen kulmat, jos katsot niitä tarkasti, ovat itse asiassa suoria, samanlaisia ​​​​kuin mahdottomassa Penrose-kolmiossa olevat kulmat.

Ja tämä kuutio (kuva 7) on merkittävä siinä mielessä, että jos muistamme sen määritelmän geometriasta - kaikki pinnat ovat samanarvoisia keskenään, tämä ei ole kuutio ollenkaan, vaikka kolme keskimmäistä pintaa, jotka muodostavat käänteisen Mercedes-kuvakkeen, ovat yhtä suuret. , mutta loput näkyvät meille kuusi puolta, ei. Tässä on selitys sen mahdottomuudelle.

Tunnetaan kuvioita, joissa yksi elementti tai elementtien välinen rako katoaa. Ne ovat piirustusperiaatteella lähellä "puolentoista lohkon" piirustuksia. Yritä laskea pylväiden lukumäärä tässä kuvassa 8.

On väärin olettaa, että "mahdottomuus" on vain geometristen kuvioiden joukko. Tällaisia ​​tehosteita käyttivät ja käyttävät edelleen surrealismin, futurismin ja useiden muiden maalaussuuntausten taiteilijat.

Tässä on tietyn taiteilijan mielikuvituksen tuote (kuva 9). Tämä on mahdoton äänihaarukka, josta lähtee täysin normaali varjo, josta lähtee aivan normaalit ääniaallot.

Kuten tiedät, kaukoputkeen on usein kiinnitetty pienempi teleskooppiputki, niin kutsuttu Finder, jonka avulla pääteleskooppi voidaan osoittaa enemmän tai vähemmän tarkasti siihen taivaan osaan, jota haluamme tutkia. Sitten kuinka monta lisäteleskooppia on kiinnitetty tähän kaukoputkeen (kuva 10).

Ja jos löydät ne, missä pääputki itse asiassa on!?

Paholaisen haarukan (kuva 11) nimesi sellaiseksi yksi niistä, jotka näkivät "ilmiön" muodonmuutoksen nelikulmiosta, jossa on kaksi suorakulmaista suuntaissärmiötä, kolmihaaruiseksi haarukalla, jossa on sylinterimäiset päät.

Mutta itse asiassa paholaisen haarukan periaate on hyvin yksinkertainen - alkeellinen. Kuten tiedät, suorakaiteen muotoisen nelikulmion osassa on vain kolme sivua, kun taas sylinterissä sivulta katsottuna on kaksi täydennysviivaa, siis kolme plus kolme ja jaettuna kahdella - kolmella sylinterillä.

"Paholaisen haarukan" periaatteen mukaan piirretään paljon kuvia muista aiheista ja juoneista. Esimerkiksi tässä kuvassa (kuva 12) kolme henkilöä vasemmalla kantaa kolmea putkea ja kaksi oikealla auttaa heitä kantamaan kahta ... tankoa.

Ja tässä kuvassa (kuva 13) käytetään varjon ominaisuuksia ja tietysti elementin katoamisen vaikutusta.

Luku III . Optiset illuusiot.

3.1. Optiset illuusiot ovat olennainen osa ihmisen elämää

Useat erittäin tärkeät ihmisen näön piirteet antoivat meille mahdollisuuden luoda kuvia tasossa, mutta havaita tilavuudessa. Mutta tämä on optinen harha. Havaitsisimme värien sekoituksen kankaalla täplinä, ja kuva olisi meille paljon täpliä paperilla. Siksi kuvassa näkemämme on vain harhaa jokapäiväisestä elämästä.

3.2. Löytöjen historia.

Ensimmäisen tutkimuksen optisten geometristen illuusioiden alalla teki fyysikko Oppel. Sitten tästä aiheesta oli yli 200 tieteellistä artikkelia, joissa kaikki kirjoittajat yrittivät löytää oman selityksensä tälle ongelmalle. Jokainen tiedemies on etsinyt teoriaansa tästä aiheesta pitkään, mutta ilmeisesti kukaan ei ole arvannut, että nämä illuusiot ovat enemmän sääntö kuin poikkeus ja että nämä näön ja havainnoinnin piirteet jättävät jälkensä koko jokapäiväiseen elämäämme , eikä vain yksittäisissä kuvissa. Muinaiset kreikkalaiset tunsivat hyvin näön erityispiirteet - Parthenonin pylväiden välinen etäisyys oli erilainen, ja yleisö nähtiin samana - illuusiona. Mutta yksi arkkitehti, lähempänä aikaamme, suunnitteli rakennuksen erittäin suurella tarkkuudella, ja kun se rakennettiin, kävi ilmi, että edestä katsottuna kattolinja on kovera ulospäin, jos sivulta, niin sisäänpäin. Kaikki etäisyydet mitattiin selvästi, mutta epätarkkuuksia ei löytynyt - ihmisen näön piirteitä. Illuusio. Yhtenä tämän tieteellisen työn tehtävistä yritimme luokitella tunnetuimmat optogeometriset illuusiot ja selittää joidenkin niistä esiintymisen mahdollisuutta.

3.3. Optisten illuusioiden luokittelu.

3.3.1. Risteyksen illuusio.

Siirrytään taas kuvaan, jossa näkyvät vaaka- ja pystyviivat (kuva 1). Kuten todettiin, vaakaviiva näyttää olevan paljon lyhyempi kuin pystysuora, jos et turvaudu mittauslaitteiden apuun. Yksi syy tähän virheeseen on leikkaava pystyviiva. Virheemme syynä on se, että henkilöllä on kiikarinäkö - silmien havaitseman kokonaiskuvan keskikohta; kun siirryt pois katseen keskeltä, näkö lakkaa olemasta yhtä selkeä kuin kiikarin säteellä. Siksi ihmisen katse on "niitattu" ylitysviivaan, ja se, mikä on vasemmalla ja oikealla, putoaa selkeimmän näön säteen ulkopuolelle. Vaaka on jaettu kahteen osaan, ja siksi se näyttää pienemmältä, putoaen kuvan heikoille sivuille.

Tuloksena saadaan erittäin suuria virheitä, mutta yksi lohdutus on se, että niitä syntyy vain silloin, kun kokeen suorittaja tyytyy vain silmämääräiseen arvioon turvautumatta asteikkoviivaimen apuun.

3.3.2. Illuusio "jatko-tauko".

Kuva 14

Illuusio, jota nyt havainnoit (kuva 14), on ollut tiedossa yli sata vuotta. Nuolet piirretään kahden samanpituisen viivan päihin, yhteen - eri suuntiin poikkeaviin, toisiin - toisiaan kohti. Oikea rivi näyttää lyhyemmältä kuin vasen. Tämä illuusio on selkein, jos nuolet jakautuvat tarkalleen puoliksi, mutta alempi näyttää olevan paljon pidempi kuin ylempi. Sen jälkeen kun tarkkailija piirsi "todella tasavertaiset" viivat, ero todellisuuteen oli 33 %. Asia on siinä, että suuntanuolet toimivat yhdessä tapauksessa vääränä pidennyksenä ja toisessa lyhennyksenä. Toisiaan kohti osoittavat nuolet ovat pystysuoran viivan "jatkoa", ja eri suuntiin kulkevat nuolet ovat päinvastoin pituuden "rajoittajia".

3.3.3. Kaarevuuden illuusio.

Suorien viivojen kaarevuuden myötä syntyy monia erilaisia ​​illuusioita. Tässä kuvassa (kuva 15) taustasta johtuen näyttää siltä, ​​että nämä viivat eivät ole ollenkaan yhdensuuntaisia, vaan kaaria.

Kuva 15

Tässä tapauksessa visuaalinen vääristymä liittyy ensisijaisesti taustaan. Tosiasia on, että jos huomaat, etualalle ei tule kaksi viivaa, vaan täplä, josta lähtee säteitä. Piste "ketjuttaa" binokulaarisen näön, ja kaksi viivaa menee sen ulkopuolelle. Silmillä on toinen erittäin mielenkiintoinen ominaisuus: suorat viivat värien vaihtelun alla muuttuvat kaareviksi. Kiinnitä huomiota tähän kuvaan: siinä näkyy suora viiva jokaisen pystysuoran kaaren läpi, mutta mustien ja valkoisten siksakkien sekä käyrien ja suorien viivojen vuorottelun vaikutuksesta näyttää siltä, ​​​​että tässä ei ole mitään suoraa.

Tiedetään, että mustavalkoiset värit voivat aiheuttaa ihmisessä monia illuusioita - näin verkkokalvo on järjestetty. Siksi on monia tapoja leikkiä näkövammaisten kanssa. Tässä kuvassa (kuva 16) syntyy vaikutelma kaarevista vaakasuorista viivoista, koska mustat ja valkoiset neliöt ovat siirtyneet toisistaan.

Itse asiassa vaakaviivat ovat yhdensuuntaisia.

3.3.4. Säteilytys.

Yli vuosisadan ajan on tiedetty, että silmän verkkokalvolle ilmestyy kuva, joka koostuu vaaleista ja tummista alueista, valo kirkkaasti valaistuilta alueilta ikään kuin virtaa tummille alueille. Tätä kutsutaan säteilytykseksi. Voit havaita tällaisen kontrastin seurauksen tässä kuvassa 17.

Valkoisten viivojen leikkauskohdassa mustien neliöiden väliin muodostuu niin sanottuja harmaan välähdyksiä.

Tummat esineet näyttävät aina pienemmiltä kuin samankokoiset vaaleat esineet. Jos tarkastelemme samanaikaisesti mustaa ympyrää ja samankokoista valkoista ympyrää vaalealla taustalla, ympyrän pinta-ala näyttää meille 20% suuremmalta kuin ympyrän pinta-ala.

Tummissa vaatteissa pukeutuvat ihmiset näyttävät ohuemmilta kuin vaaleat. Aurinko auringonlaskun aikaan muodostaa "loven" horisonttiviivaan.

Säteilytys riippuu vain näkölaitteistomme epätäydellisyydestä.

3.3.5. Ulkoinen paine esineen mittoihin.

Ihmisaivoilla on yksi hämmästyttävä vertailuominaisuus. Joten kun puhutaan norsun koosta, vertaamme sitä henkisesti muihin esineisiin, ja se näyttää meistä jättimäiseltä. Mutta harvat ihmiset ovat nähneet sinivalaan täysikokoisena. Mutta jos vertaamme sinivalasta norsuun, elefantti näyttää silmälle koiran kokoiselta. Tämä selittää toisen tyyppisen visuaalisen illuusion.

Katso näitä ympyröitä (kuva 19). Voit selvästi nähdä, että oikea ympyrä on huomattavasti pienempi kuin vasen, mutta itse asiassa se ei ole.

Molemmat ympyrät ovat samankokoisia. Ja tämän illuusion vika on sama vertailu. Vasenta kohdetta ympäröivät ympyrät, joiden halkaisija on suurempi kuin vasen, ja tämän vuoksi näyttää siltä, ​​​​että oikea ympyrä on suurempi. Tosielämässä lastentarhanopettaja näyttää lapselle jättiläiseltä, mutta lapset kasvavat ja kun lapsesta tulee saman pituinen kuin opettaja, hän ei enää vaikuta siltä.

Tämän suuntaviivan kolmion (kuva 20) sivut AB ja AC ovat yhtä suuret, vaikka ulkoisten kohteiden vaikutuksesta AB näyttää olevan pidempi.

Johtopäätös.

Tässä työssä tarkasteltiin ja tutkittiin visuaalisen laitteen ominaisuuksia, joiden vuoksi optisia illuusioita syntyy, fysiikan, biologian ja psykologian näkökulmasta. Aiheeseen liittyviä artikkeleita on löydetty ja luettu. Työssä yritettiin jakaa optisia illuusioita useisiin perustyyppeihin. Todettiin, että niiden esiintymisen vika ei ole vain silmän ominaisuudet, vaan myös aivot. Siksi tätä ongelmaa ei voida tutkia yksipuolisesti käyttämällä vain fysiikkaa.

Haluaisin muistuttaa teitä vielä kerran: näön vääristyminen, joka kirjoitettiin yllä, on luontainen meihin jokaiseen. Siksi niihin liittyvät virheet ovat luontaisia ​​sekä kuolevaisille että ammattitaiteilijoille, arkkitehdeille ja monille muille. Muista: silmä-arviomme geometrisista suureista ovat suoraan riippuvaisia ​​sekä fyysisistä parametreista että psykologisista ominaisuuksista.

Vakavimmissakin tieteellisissä kirjoituksissa ja projekteissa voi tehdä virheen, joka voi johtaa kauheisiin seurauksiin, kun käytetään pientäkin osaa silmäkohtaisesta arvioista.

Tieteellinen kirjallisuus.

1. Aksenova M., Izmailova S. Tietosanakirja lapsille. Volume Biology. M.,

"Avanta +" 1994. s. 29.

2. Perelman Ya.I. Viihdyttävä mekaniikka. 1979, s. 123.

3. Perelman Ya.I. Viihdyttävää fysiikkaa. M. 1981, s. 73.

4. Ivanov P.S. Lehti "Tiede ja elämä". M. 1989, nro 4, s. 116.

5. Traitaka D.I. Biologia. Viitemateriaalit. M., "Enlightenment" 1994,

6. Russell K., Carter F. Paranna älykkyyttäsi. Minsk, Potpourri 1996, s. 45.

1. Johdanto 1

2. Optisen illuusion käsite 4

3. Illuusiotyypit 5

4. Löytöjen historia 11

5. Johtopäätös 12

6. Kirjallisuus 13

JOHDANTO Tällä hetkellä tieteen ja tekniikan kehityksestä huolimatta henkilö käyttää edelleen subjektiivisia arviointejaan kaikilla osa-alueilla. Tietysti, jos tämä koskee ei-matemaattisia tieteitä, niin siinä ei ole mitään väärää, mutta arvioiden suhteen, jos tulee virhe, jossa voi tapahtua korjaamattomia asioita, kannattaa unohtaa intuitio ja käyttää mittalaitteita. Tämä pätee tietysti niin sanottuun "silmäkohtaiseen" arviointiin. Termi "illuusio" on hyvin yleinen. Valitettavasti silmämme ei ole tarkka instrumentti maailmassa, ja siksi sillä on taipumus tehdä virheitä. Näitä virheitä kutsutaan optisiksi illuusioiksi. Niitä tunnetaan hyvin suuri määrä, eivätkä ne kaikki ole samantyyppisiä, samoin kuin niiden esiintymisen syyt. Tässä on kaksi tosielämän tapausta: Kaliforniassa on vuori, jonka paikalliset autoilijat sanovat olevan magneettinen. Tosiasia on, että pienellä 60 metrin pituisella tieosuudella tämän vuoren juurella havaitaan epätavallisia ilmiöitä. Tämä osa on kalteva. Jos alamäkeen ajavan auton moottori sammutetaan, auto rullaa taaksepäin, ts. ylös rinnettä, ikään kuin tottelemalla vuoren "magneettista vetovoimaa". Tämän vuoren hämmästyttävän ominaisuuden katsottiin vakiintuneen niin luotettavasti, että jopa taulu, jossa oli ilmiön kuvaus, leijuu vastaavassa paikassa tiellä. Jotkut kuitenkin pitivät epäilyttävänä, voisiko vuori houkutella autoja. Tarkastusta varten tämä tieosuus tasoitettiin. Tulos oli odottamaton: se, mitä kaikki pitivät nousuna, osoittautui 2 asteen laskuksi. Tällainen kaltevuus voi saada auton rullaamaan ilman moottoria erittäin hyvällä moottoritiellä. Näön illuusio selittää myös matkailijoiden tarinoita joista, joissa vesi virtaa rinnettä ylöspäin. Lainaan tästä otteen erään fysiologin, professori Bernsteinin kirjasta "Ulkoiset aistit": "Monissa tapauksissa meillä on tapana tehdä virheitä arvioidessaan, onko tietty suunta vaakasuora, onko se kallistettu ylöspäin vai alaspäin. Kävelemällä esimerkiksi hieman kaltevaa tietä pitkin ja näkemällä jonkin matkan päässä toisen tien, joka kohtaa ensimmäisen, kuvittelemme toisen tien nousun jyrkemmäksi kuin se todellisuudessa on. Sitten olemme yllättyneitä nähdessämme, että toinen tie ei ole ollenkaan niin jyrkkä kuin odotimme. Tämä selittyy sillä, että lähdemme tielle, jota pitkin lähdemme päätasolle, johon laskemme muiden suuntien kaltevuuden. Ymmärrämme sen tiedostamatta vaakatasoon, ja sitten luonnollisesti kuvittelemme toisen polun kaltevuuden liioiteltuna. Tätä helpottaa se, että lihastuntomme ei ota kävellessä 2-3 asteen rinteitä ollenkaan. Moskovan, Kiovan ja muiden mäkisten kaupunkien kaduilla täytyy usein havaita illuusio, josta fysiologi puhuu. Vielä utelias on toinen optinen harha, joka sattuu taipumaan epätasaisessa maastossa: virta näyttää meistä virtaavan ylämäkeen! Laskeuduttaessa hieman kaltevaa tietä pitkin puroa, jolla on vielä pienempi pudotus, ts. virtaa melkein vaakasuoraan, meistä näyttää siltä, ​​​​että puro virtaa rinnettä ylöspäin. Tässä tapauksessa katsomme myös tien suunnan vaakasuuntaiseksi, koska olemme tottuneet ottamaan muiden tasojen kaltevuuden arvioinnin perustaksi tason, jolla seisomme. Siksi, jotta ihmiset tekisivät vähemmän virheitä ja luottavat ehdoitta silmiinsä, heidän on otettava huomioon joitain visuaalisen laitteensa ominaisuuksia.

OPTISEN ILLUUSION KÄSITE

Optinen illuusio on esitys näkyvästä ilmiöstä tai esineestä, joka ei vastaa todellisuutta näkölaitteistomme rakenteellisten ominaisuuksien vuoksi. Yksinkertaisesti sanottuna tämä on väärä todellisuus. (On tärkeää huomata, että tämä ei viittaa epäjohdonmukaisuuksiin, jotka liittyvät yksilöllisiin näkövammaisiin, kuten värisokeuteen.)

Miksi optisia illuusioita syntyy? Ihmisen visuaalinen laite on monimutkainen järjestelmä, jolla on hyvin määritelty toiminnallisuusraja. Se sisältää: silmät, hermosolut, joiden kautta signaali välittyy silmästä aivoihin, ja aivojen osan, joka vastaa visuaalisesta havainnosta. Tässä suhteessa on kolme pääasiallista syytä harhaan:

1) silmämme havaitsevat esineestä tulevan valon siten, että aivoihin tulee virheellistä tietoa;

2) kun informaatiosignaalien siirto hermojen kautta häiriintyy, tapahtuu epäonnistumisia, mikä taas johtaa virheelliseen havaintoon;

3) aivot eivät aina reagoi oikein silmistä tuleviin signaaleihin.

Usein optiset illuusiot syntyvät kahdesta syystä kerralla: ne ovat seurausta silmän tietystä työstä ja aivojen virheellisestä signaalimuunnoksesta.

Alkuperän mukaan optiset illuusiot jaetaan kolmeen tyyppiin:

luonnollinen tai luonnon luoma (esimerkiksi mirage);

keinotekoinen tai ihmisen keksimä (esimerkiksi "levitaatio" temppu tai, kuten ihmiset sanovat, "lentävä nainen";

sekoitettuja, eli ihmisen uudelleen luomia luonnollisia illuusioita (esimerkiksi tunnetut illuusiokuvat, mirage-malli).

Luonnollisten ja keinotekoisten illuusioiden välillä on merkittävä ero. Jos illuusion on ihmisen keksimä, sillä on välttämättä rakentava salaisuus, ja kun se on toimitettu tarkkailijalle, se menettää suurelta osin mysteerinsä. Luonnolliset ja sekalaiset illuusiot eivät muuta vaikutuksensa voimakkuutta riippumatta siitä, tietääkö tarkkailija heidän salaisuutensa vai ei.

On huomattava, että optiset illuusiot eivät välttämättä synny valon ja varjon leikin seurauksena. Joten jo mainitun "lentävän naisen" illuusion ytimessä on nerokas mekaaninen muotoilu.

ILLUUSIOT TYYPIT

Näön illuusioita

Optiset illuusiot eli mahdottoman algebra.

Tiedetään, että näkemyksemme on epätäydellinen ja joskus näemme jotain, mitä ei ole todellisuudessa. Mutta se, että valtaosa ihmisistä saa joskus samoja virheellisiä visuaalisia vaikutelmia, kertoo näkemyksemme objektiivisuudesta ja siitä, että se ajattelulla ja käytännöllä täydennettynä antaa meille suhteellisen tarkkaa tietoa ulkomaailman kohteista. Toisaalta se, että eri ihmisillä visuaalisen havainnoinnin prosessissa on erilainen kyky tehdä virheitä, joskus nähdä esineissä sitä, mitä muut eivät huomaa, puhuu visuaalisten aistimiemme subjektiivisuudesta ja niiden suhteellisuudesta.

Yleisesti puhuttaessa visuaalisten illuusioiden (virheiden, petosten) syistä, on ensinnäkin syytä huomauttaa, että joskus ne ilmenevät erityisesti luotujen erityisten havainnointiolosuhteiden seurauksena, esimerkiksi: havainnointi yhdellä silmällä, havainnointi kiinteillä akseleilla silmien havainnointi raon läpi jne. .P. Tällaiset illuusiot katoavat, kun epätavalliset havaintoolosuhteet eliminoidaan.

Toiseksi, valtaosa näön illuusioista ei synny silmän optisen täydellisyyden vuoksi, vaan väärän arvion vuoksi näkyvästä, joten voimme olettaa, että petos syntyy visuaalisen kuvan ymmärtämisen yhteydessä. Tällaiset illuusiot katoavat, kun havainnointiolosuhteet muuttuvat, suoritettaessa yksinkertaisimpia vertailumittauksia, kun jotkut oikeaa havaintoa häiritsevät tekijät jätetään pois.

Lopuksi tunnetaan useita illuusioita, jotka johtuvat myös silmän optisesta epätäydellisyydestä, erilaisten visuaaliseen prosessiin osallistuvien analysaattoreiden tietyistä erityisominaisuuksista (verkkokalvo, hermorefleksit).

Näön illuusioihin eivät kuulu optiset temput ja peilien, projektorin ja muiden teknisten laitteiden avulla luodut salaperäiset haamut sekä luonnossa joskus havaitut mielenkiintoiset optiset ilmiöt (mirages, revontulet). Jälkimmäisen ulkonäkö johtuu maan ilmakehän optisista ominaisuuksista. Kaikissa näissä tapauksissa silmämme erehtyy, koska sitä petetään tarkoituksella joko teknisten laitteiden avulla tai silmän ja havainnointikohteen välisen väliaineen erityistilanteen vuoksi. Myöskään joillekin ihmisille hämärässä ja pimeässä esiintyvät visuaaliset illuusiot eivät ole havaintoharhaa, kun riittämätön valaistus vaikeuttaa silmien työskentelyä ja luo erityisen tunnelman ja aistimuutoksia likinäköisyyden, hyperopian, värisokeuden seurauksena. ja muut näkölaitteiston viat, jotka eivät ole tyypillisiä useimmille ihmisille.

Silmän rakenteellisiin piirteisiin liittyvät illuusiot

Sokea piste. Kuuluisa ranskalainen fyysikko E. Mariotte havaitsi sokean pisteen esiintymisen silmän verkkokalvolla ensimmäisen kerran vuonna 1668. Tosiasia on, että silmän verkkokalvolla paikassa, jossa näköhermo tulee silmään, ei ole hermosäikeiden valoherkkiä päitä. Siksi kuvia esineistä, jotka putoavat verkkokalvon tähän kohtaan, ei välitetä aivoihin, joten niitä ei havaita. Näyttäisi siltä, ​​että sokean pisteen pitäisi estää meitä näkemästä koko esinettä, mutta normaaleissa olosuhteissa emme huomaa tätä. Ensinnäkin, koska toisen silmän sokeaan kulmaan putoavien esineiden kuvat eivät heijastu toisen silmän sokeaan kulmaan; toiseksi, koska esineen puuttuvat osat korvataan tahattomasti kuvilla viereisistä osista tai tätä kohdetta ympäröivästä taustasta (kuvassa katoava hahmo on korvattu valkoisella taustalla).

Säteilytys. Säteilyilmiö (latinaksi virheellinen säteily) koostuu siitä, että vaaleat esineet tummalla taustalla näyttävät suurennetuilta enemmän todellista kokoaan vastaan ​​ja ikään kuin vangitsevat osan tummasta taustasta. Kun tarkastellaan vaaleaa pintaa tummaa taustaa vasten, linssin epätäydellisyydestä johtuen tämän pinnan rajat näyttävät siirtyvän erilleen, ja tämä pinta näyttää meistä suuremmalta kuin sen todelliset geometriset mitat. Kuvassa värien kirkkauden vuoksi valkoinen neliö näyttää paljon suuremmalta verrattuna mustaan ​​neliöön valkoisella taustalla.

Illuusioita, kun esine liikkuu

Kun havaintokohde liikkuu, kohdataan myös useita visuaalisia illuusioita, jotka johtuvat joistakin näkölaitteistomme ominaisuuksista. Jos esimerkiksi kierretään ympyrää, jossa on värillinen sektori, niin koko ympyrä näyttää olevan värillinen. Tämä voidaan selittää silmämme kyvyllä säilyttää visuaalinen vaikutelma sekunnin murto-osan ajan, vaikka näkyvä kohde on jo kadonnut näkyvistä.

On illuusio, jota voidaan kutsua Plateau-spiraaliksi, tai yksinkertaisesti sanottuna, spinning top -efektiksi. Jos spiraalilla varustettua levyä (yläosa) käännetään myötäpäivään, sen pitkän kiinnityksen jälkeen silmällä saamme vaikutelman, että kaikki spiraalin oksat vedetään kohti keskustaa; kun spiraali pyörii vastakkaiseen suuntaan, näemme spiraalien hajoamisen vastakkaiseen suuntaan keskustasta reunaan. Jos pitkän liikkuvan spiraalin tutkimisen jälkeen katsomme paikallaan olevia kohteita, näemme niiden liikkeen vastakkaiseen suuntaan. Joten jos esimerkiksi pitkän maaston tarkkailun jälkeen liikkuvan junan ikkunasta tai vettä liikkuvan höyrylaivan ikkunasta siirrämme katseemme junan tai höyrylaivan sisällä oleviin paikallaan oleviin esineisiin, niin se näyttää meille, että he myös liikkuvat, mutta päinvastaiseen suuntaan. Nämä illuusiot liittyvät peräkkäisiin liikkuviin kuviin.

Elokuvaus perustuu silmämme 0,1 sekunnin kykyyn "nähdä" se, mikä on jo kadonnut: kun vaihdat 24 kuvaa sekunnissa ja kun projektorin ikkuna on tukossa kehyksen vaihtohetkellä erityisellä näytöllä (obturaattori), meidän silmä ei huomaa tätä muutosta eikä havaitse nauhan liikettä, vaan ruudulle projisoitujen hahmojen hitaampaa liikettä. Televisio käyttää myös visuaalisen vaikutelman lakia. Tässä tapauksessa vastaanottimen katodisädeputken luminesoivalla näytöllä elektronisäde "piirtää" erittäin suurella nopeudella näkemämme kuvan kuvan liikkuen vaakasuuntaisia ​​viivoja pitkin ja siirtyen pystysuunnassa riviltä riville. . Koska elektronisäteen suuri nopeus liikkuu ruudun yläosasta viivoin sen alareunaan, emme huomaa tätä liikettä, vaan havaitsemme kuvan kokonaisuutena.

Värinäön illuusioita

Silmämme tärkein ominaisuus on sen kyky erottaa värejä. Yksi ilmiöistä - ilmiö, jossa suhteellisen näkyvyyden maksimi siirtyy päivä- ja hämäränäön aikana - muodostuu siitä, että hämäränäön yhteydessä (heikolla valaistuksella) ei pelkästään silmän herkkyys havainnolle yleensä vähene, vaan myös, että näissä olosuhteissa silmän herkkyys näkyvän spektrin pitkän aallonpituisen osan väreille (punainen, oranssi) on heikentynyt, mutta sen herkkyys spektrin lyhyen aallon osan väreille (sininen, violetti). Kuvan punainen unikko ja ruiskukka päivänvalossa näyttävät olevan kirkkaudeltaan lähellä toisiaan. Hämärässä unikko näyttää täysin tummalta ja ruiskukka on vaaleampi.

Joskus värillisiä esineitä katsellessa kohtaamme myös visuaalisia virheitä tai illuusioita. Ensinnäkin joskus arvioimme virheellisesti värin kylläisyyden taustan kirkkauden tai ympäröivien esineiden värin perusteella. Tässä tapauksessa pätevät myös kirkkauden kontrastin lait: väri kirkastuu tummalla taustalla ja tummenee valkoisella. Toiseksi on käsite oikeat värikontrastit, kun havaitsemamme kohteen väri muuttuu riippuen taustasta, jota vasten tarkkailemme sitä. Tällaisia ​​illuusioita kohtaamme seuraavissa muodoissa. Kuvan musta ympyrä näyttää hieman punertavalta vihreällä taustalla, kun peitämme piirustuksen ohuella läpinäkyvällä paperilla, illusorinen punainen väri tulee vieläkin näkyvämmäksi (reunusten terävyys häviää ja ero kentän kirkkaudessa ja tausta pienenee ja tehostaa siten vaikutuksen ilmenemistä). Samoin musta ympyrä punaisella näyttää vihertävän, violetinsinisellä taustalla vihertävän keltaiselta ja sinisellä kuparinpunaiselta.

Toinen väriilluusio on se, että jotkut värit koetaan "ulottuviksi" ja toiset "väistyneiksi". Tämä tosiasia näkyy selvästi alla olevassa kuvassa. Katsoessamme vasemmalla olevaa hahmoa meillä on taipumus ajatella, että se on katkaistu pyramidi, jonka kärki on meitä päin. Mutta vasemmalla kuvittelemme mieluummin tunnelin, jonka ulostulo on kaukana. Ulkonevat värit näyttävät yleensä olevan puna-oranssi-keltaisia ​​(tai "lämpimiä") värejä, kun taas "väistyvät" värit näyttävät olevan vihreä-sinisiä (tai "kylmiä").

koko illuusioita

Jo antiikin aikana ihmiset hämmentyivät siitä, että kuu ja aurinko näyttävät horisontissa suuremmalta kuin korkealla taivaalla. Tätä optista illuusiota kutsutaan kuun illuusioksi. Koko vaikutus on se, että maan läsnäolo antaa vaikutelman, että kuu horisontissa on kauempana kuin kuu seniitissä, koska tarkkailijan ja horisontin välinen täytetty tila antaa vaikutelman suuremmasta laajuudesta kuin tyhjä tila. tarkkailijan ja yläpuolella olevan taivaan välillä. Siksi meistä näyttää siltä, ​​​​että horisontissa oleva kuu näyttää suuremmalta kuin nouseva kuu.

Olemme yleensä tottuneet siihen, että kaikki horisonttiin taantuvat esineet pienenevät verkkokalvolla lineaarisissa mitoissaan: ihmiset, junat, pilvet, lentokoneet ... "Jos näimme lentokoneen nousevan horisontin yläpuolelle kaukaisen kylän takana, sama kooltaan sellaisena kuin näemme sen pään yläpuolella, se näyttäisi suuremmalta kuin itse kylä ja olisi luultavasti pelottava näky", kirjoittaa kuuluisa englantilainen fyysikko William Bragg kirjassaan "The World of Light". Samoin kuu: horisonttia lähestyttäessä sen pitäisi pienentyä kooltaan, kuten lentokoneessa, kokemus vaatii tätä kipeästi. Ja koska "lähellä horisonttia" tarkoittaa "tajuntamattomille päätelmillemme", että kuu on kauempana kuin silloin, kun se oli sen yläpuolella, on tehtävä jotain sille tosiasialle, että kiekon kulmakoko on kulmittain vakio. Joten psykologisesti käy ilmi, että levystä on tullut suurempi. Muuten poistuessaan se ei olisi voinut pysyä samana kulmikkaana. Ja näemme kuun valtavan!

muotokuva illuusioita

Monet ovat nähneet niin sanottuja salaperäisiä, ikäänkuin eläviä muotokuvia, jotka aina katsovat meihin, seuraavat liikkeitämme ja kääntävät katseensa siihen, minne olemme liikkumassa. Tämä johtuu siitä, että muotokuvassa silmien pupillit on sijoitettu silmien osan keskelle. Näin näemme silmät katsovan meitä, mutta kun silmät katsovat sivulle, ohitsemme, pupilli ja koko iiris eivät näytä olevan silmän keskellä, vaan siirtyneenä sivulle. Kun siirrymme pois muotokuvasta, oppilaat eivät tietenkään muuta asentoaan - ne jäävät silmien keskelle, ja koska näemme edelleen koko kasvot samassa asennossa meihin nähden, näyttää siltä, meille, että muotokuva on kääntänyt päänsä ja seuraa meitä.

LÖYTÖSTEN HISTORIA

Ensimmäisen tutkimuksen optisten geometristen illuusioiden alalla teki fyysikko Oppel. Sitten tästä aiheesta oli yli 200 tieteellistä artikkelia, joissa kaikki kirjoittajat yrittivät löytää oman selityksensä tälle ongelmalle. Jokainen tiedemies on etsinyt teoriaansa tästä aiheesta pitkään, mutta ilmeisesti kukaan ei ole arvannut, että nämä illuusiot ovat enemmän sääntö kuin poikkeus ja että nämä näön ja havainnoinnin piirteet jättävät jälkensä koko jokapäiväiseen elämäämme , eikä vain yksittäisissä kuvissa. Muinaiset kreikkalaiset tunsivat hyvin näön erityispiirteet - Parthenonin pylväiden välinen etäisyys oli erilainen, ja yleisö nähtiin samana - illuusiona. Mutta yksi arkkitehti, lähempänä aikaamme, suunnitteli rakennuksen erittäin suurella tarkkuudella, ja kun se rakennettiin, kävi ilmi, että edestä katsottuna kattolinja on kovera ulospäin, jos sivulta, niin sisäänpäin. Kaikki etäisyydet mitattiin selvästi, mutta epätarkkuuksia ei löytynyt - ihmisen näön piirteitä. Illuusio. Yhtenä tämän tieteellisen työn tehtävistä yritimme luokitella tunnetuimmat optogeometriset illuusiot ja selittää joidenkin niistä esiintymisen mahdollisuutta.

PÄÄTELMÄ

90 % tiedosta tulee aivoihimme silmien kautta. Vaikka ihminen elää ilman ruusunpunaisia ​​laseja, hän ei aina pysty arvioimaan näkemäänsä tilannetta realistisesti. Näin silmämme toimivat. Tietäen näön piirteet, ihminen voi analysoida tuloksena olevan kuvan, ymmärtää, milloin hänen silmänsä pettävät häntä ja milloin kuva on täysin todellinen.

Tällainen tieto voi tehdä elämästä paljon helpompaa poistamalla visuaalisiin petoksiin liittyvät ongelmat. Ne auttavat ymmärtämään paremmin joitain luonnonilmiöitä, joidenkin esineiden laitteita (liikennevalot).

Älä unohda, että optiset illuusiot seuraavat meitä koko elämämme ajan. Siksi tieto niiden päätyypeistä, syistä ja mahdollisista seurauksista on välttämätöntä jokaiselle henkilölle.

KIRJALLISUUS

1. Wikipedia

2. Fysiikan oppikirja luokka 11. Kustantaja Enlightenment.

optisia illuusioita

Tai optinen harha

Esitetty:

9. luokan oppilas

Rakhmanova Zina Andreevna

Johdanto______________________________________________________________________________________________________ 3

1. Tietyntyyppiset optiset illuusiot __________________________ _ 4-10

Kokeelliset tutkimukset illuusioiden havaitsemisesta_____________ 11-13

Valokuvien luominen optisilla illuusioilla _____________ 14

Johtopäätös _____________________________________________________ 15

Viitteet ___________________________________________________________16

Liite_________________________________________________________________________________________________________________________________

JOHDANTO

Ilmaisu "petos" on elämässä hyvin yleinen. Valitettavasti silmämme ei ole tarkka instrumentti maailmassa, ja siksi sillä on taipumus tehdä virheitä. Näitä virheitä kutsutaan optisiksi illuusioiksi. Yksinkertaisesti sanottuna tämä on väärä todellisuus. Niitä tunnetaan hyvin suuri määrä, eivätkä ne kaikki ole erilaisia, samoin kuin niiden esiintymisen syyt.

Usein se, mitä näemme, on petollista, ja paljon ei ole ollenkaan sitä, miltä näyttää ensi silmäyksellä. Jopa yksinkertaisimmat asiat voivat olla täynnä odottamattomimpia löytöjä, sinun on vain katsottava tarkemmin.

Mutta pitäisikö meidän luottaa kaikkeen, mitä näemme? Onko mahdollista nähdä mitä kukaan ei ole nähnyt? Onko totta, että paikallaan olevat esineet voivat liikkua? Mitä erilaisia ​​optisia illuusioita on? Haluan todella löytää vastaukset kaikkiin esitettyihin kysymyksiin, joten päätin tehdä tutkimuksen "Illusion" ja tarkastella tätä asiaa.

Kohde: jonka asetin itselleni tutkimuksessa - Ota selvää, mikä on optisen illuusion taustalla - ihmeitä vai tiedettä?

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on tarpeen ratkaista seuraavat asiat

Tehtävät:

1. Poimi materiaalia optisten illuusioiden tyypeistä, niiden esiintymisen syistä.

2. Suorita tutkimus, jonka aikana on mahdollista määrittää objektiivisuusprosentti 9. luokan opiskelijoiden ja opettajien havaitsemassa esinettä.

3. Opi hallitsemaan illuusioita.

Opintojen kohde - optisia illuusioita.

Opintojen aihe Optisten illuusioiden syyt.

Tutkimushypoteesi Illuusiot perustuvat tavallisiin luonnonilmiöihin.

Jotkut optiset illuusiot.

Tutkiessani tätä kysymystä tietosanakirjallisuudesta ja Internetistä, huomasin, että latinasta käännettynä sana "illuusio" tarkoittaa "virhettä, harhaa". Tämä viittaa siihen, että illuusiot ovat pitkään merkinneet jonkinlaista toimintahäiriötä näköjärjestelmässä. 1800-luvun jälkipuoliskolla - 1900-luvun alussa luotiin paljon testikuvia, jotka osoittavat niissä näkemämme virheet. OPTINEN ILLUUSIO on vaikutelma näkyvästä esineestä tai ilmiöstä, joka ei vastaa todellisuutta, ts. optinen illuusio.

Optiset illuusiot jaetaan kolmeen tyyppiin:

luonnollinen tai luonnon luoma;

keinotekoinen tai ihmisen tekemä;

Sekalaisia, eli ihmisen luomia luonnollisia illuusioita.

Optisten illuusioiden tyypit:

luonnollisia optisia illuusioita

Miraasit

Mirage on valonsäteiden leikkiä. Sana "mirage" on peräisin

Ranskan sana ja tarkoittaa "heijastaa, kuten peilissä" ja roolissa

"peilit" työntyy ulos ... ilmaa. Miraget jaetaan yleensä kolmeen luokkaan.

Ensimmäinen luokka sisältää huonokuntoiset miraasit - käänteinen kuva

kohteita. Osoittautuu, että ilma koostuu kerroksista, joilla on erilaisia

lämpötila ja tiheys. Kun säteet siirtyvät kerroksesta toiseen, ne alkavat taittua, ja jos kerrosten välinen lämpötilaero on suuri, säteet

yleensä alkavat heijastua, samalla kun ne luovat illuusioita siitä

kutsutaan mirageiksi. Joten esimerkiksi autiomaassa hiekka lämmitetään

auringon alla alempi ilmakerros lämpenee ja alkaa heijastua

esineitä kuin peili. Myös huonompia mirageja voi nähdä

kuuma aurinko asfalttitie.

Toisen luokan miraasit sisältävät ylivertaiset miraget. Ne ovat vähemmän yleisiä ja viehättävämpiä kuin alemmat. Ylempi miraasia syntyy, kun maan lähellä olevat ilmakerrokset ovat paljon kylmempiä kuin ylemmät: kuva irtoaa maasta ja roikkuu ilmassa, joskus se on ylösalaisin. Ylempi miraasia voi kuvata kaaria ja palata maahan satojen kilometrien jälkeen. (Ihanteellinen olosuhteet luodaan meren yläpuolelle ylemmän miraasin muodostumiselle. Siksi merimiehet näkevät usein laivoja roikkumassa ilmassa ja jopa laivoja kaukana horisontista. On myös sivuviiroja. Ne ovat samanlaisia ​​kuin alemmat , vain sisään

Tässä tapauksessa kaikki ei heijastu maasta, vaan auringonsäteiden lämmittämästä

seinät. Kolmannen luokan miraget eli Fata Morgana ovat mystinen ilmiö,

jota ei voida selittää millään fysiikan lailla.

Tuhansia turisteja ja asukkaita Itä-Kiinan Penglaiven kaupungissa

Vuonna 2006 nähtiin harvinainen ilmiö – valtava kangastus

Rannalla leijuva sumu loi illuusion kaupungin kuvasta

modernit kerrostalot, laajat kaupungin kadut, 7

meluisia autoja ja selvästi näkyviä ihmisjoukkoja.

Mirage kesti useita tunteja, ja ennen sen ilmestymistä 2 päivää oli rankkaa

sade. Yksi maailman parhaista paikoista nähdä mirageja on

Alaska. Mitä pahempi kylmä Alaskassa, sitä selkeämmin ja kauniimmin ne näyttävät taivaalla

sokea piste

Tutkimusprosessissa opin silmämme rakenteen hämmästyttäviä piirteitä. Joten esimerkiksi on olemassa silmän sokea piste, jonka ranskalainen fyysikko Mariotte löysi vuonna 1668. Sokea piste on verkkokalvon paikka, jossa näköhermo tulee silmämunaan. Mariotten piirustus tunnetaan sokean pisteen löytämisestä. Jos katsot ristiä oikealla silmällä (vasen silmä tulee olla kiinni) tuomalla piirustuksen lähemmäs tai kauemmaksi silmästä, tulee hetki, jolloin musta ympyrä ei näy. Kävi ilmi, että sokean kulman takia minun pitäisi nähdä ympärilläni oleva maailma aukkoina? Osoittautuu, että ei! Meillä on kaksi silmää, joten kun kuva tulee toisen silmän sokeaan kulmaan, toinen silmä näkee kaikki yksityiskohdat.

Mieti, kuinka visiomme toimii. Valosäde pomppii pois a

esine osuu sarveiskalvoon ja kulkee pupillin läpi. Oppilaan takana

linssi sijaitsee samalla tavalla kuin läpinäkyvä linssi, joka 8

taittaa valon ja kohdistaa sen verkkokalvoon. Seuraava on näköhermo

lähettää signaalin aivojen takaraivolohkoon ja ihminen näkee

kuva. Tämä tarkoittaa, että näkö hallitsee paitsi silmää myös aivoja.

Siksi, kun he puhuvat "silmän pettämisestä", se olisi oikeampaa

sanoa, että omien aivomme pettää meidät, kun

analysoi näkemäänsä.

Tutkimuksen tässä vaiheessa tein itselleni toisen löydön -

Englantilaisen kirjailijan HG Wellsin romaanin näkymätön mies ei voinut

katso! Hänen pupilli ja linssi ovat läpinäkyviä, joten säteet hänen silmiensä läpi

näkymätön henkilö kulkee ilman esteitä eikä voi kokoontua yhteen

Luo kuva verkkokalvolle. Ihminen on siis näkymätön.

täytyy olla sokea.

koko illuusio

Yksi tunnetuimmista koon havaitsemisen illuusioista on Muller-Lyerin illuusio. Katsoessaan tätä kuvaa monet sanovat, että segmentti, jossa nuolet osoittavat ulospäin, on pidempi kuin segmentti, jossa nuolet osoittavat sisäänpäin. Itse asiassa segmentit ovat yhtä suuret.

Kaksi täysin samanlaista keskellä olevaa ympyrää koetaan erikokoisiksi sen mukaan, ympäröivätkö niitä suurempia vai pienempiä ympyröitä.

Ympyröiden illuusio selittyy kontrastin lain vaikutuksella, esine näyttää todellista kokoaan suuremmalta pienten esineiden taustalla ja päinvastoin.

Toinen esimerkki tämäntyyppisestä illuusiosta on Ponzo-illuusio. Kaikille on selvää, että kaukainen segmentti on paljon suurempi kuin lähellä oleva. Tässä tapauksessa ne ovat kuitenkin tasa-arvoisia. Illuusio syntyy aivoissamme olevasta virheestä, koska se on tottunut siihen, että mitä kauempana kohde, sitä pienempi se on.

Esineiden muodon vääristyminen.

Rinnakkaiset viivat katsotaan ei-rinnakkaisiksi, kun niitä tarkastellaan toisiaan leikkaavien vinojen viivojen taustaa vasten. Ympyrä menettää säännöllisen muotonsa, kun sitä tarkastellaan kaarevien viivojen taustaa vasten.

Tämän tyyppinen illuusio löytää selityksensä siitä, että taustan korostuneet piirteet vaikuttavat tätä taustaa vasten olevien esineiden havaintoon.

Pystysuorien viivojen uudelleenarviointi. Kahdesta samankokoisesta viivasta pystysuora on aina visuaalisesti suurempi kuin vaakasuuntainen. Tämän illuusion yhteydessä esineiden korkeus näyttää meistä suuremmalta kuin sen todellinen arvo. (Oikealla oleva nainen näyttää lyhyemmältä ja lihavammalta.)

Liikkuvia illuusioita.

Still-kuva näyttää liikkuvan. Sama pyörivä kuva voi pyöriä eri suuntiin.

Geometriset illuusiot luovat valtavia mahdollisuuksia taiteilijoille, valokuvaajille, muotisuunnittelijoille. Insinöörien ja matemaatikoiden on kuitenkin oltava varovaisia ​​piirustusten kanssa ja vahvistettava "ilmeistä".

Illuusio värin havaitsemisesta

Silmämme tärkein ominaisuus on sen kyky erottaa värejä. Mutta tässäkin illuusiot onnistuivat pettämään minut. Kuvassa sinisen ja keltaisen raidan joukossa näin kaksi punaista ja kaksi vihreää sävyä, vaikka todellisuudessa on vain yksi punainen ja yksi vihreä. Virhe johtui taustan kirkkaudesta ja ympäröivien esineiden väristä.

Göring-ritilässä, valkoisten raitojen risteyksessä, lukuun ottamatta risteystä, johon kiinnitin katseeni, näkyi pieniä harmaita pilkkuja. Osoittautuu, että voit nähdä jotain, mitä ei ole!?

Liikkeen illuusio

Liikkeen illuusiot ovat vaikuttavimpia ja vaikeimmin selitettäviä. Katsot paikallaan olevia esineitä, ja ne alkavat liikkua. Sama pyörivä kuva voi pyöriä eri suuntiin. Suurin osa liikkeen illuusioista rakentuu eri kirkkauden tai värin omaavien fragmenttien säännölliseen toistumiseen. Perifeerisellä näköllä on johtava rooli liikkeen illuusiossa. Yritä tuoda sormesi temppeliin. Et näe häntä. Mutta kannattaa liikuttaa sormea, ja liike havaitaan, vaikka visuaalinen järjestelmä ei pysty tunnistamaan mitä siellä vilkkuu. Tunnettu liikeilluusioiden luoja A. Kitaoka teki tutkimusta ja sai selville mielenkiintoisia faktoja. Osoittautuu, että jotkut ihmiset eivät näe liikkeen illuusiota (joidenkin arvioiden mukaan niitä on noin 5%).

Toinen tosiasia on yhtä mielenkiintoinen: vanhemmat ihmiset eivät useammin näe liikettä kuin nuoret.

keinotekoisia illuusioita

Kaksoiskuvat

Kaksoiskuvat ovat kuvia, joissa henkilö valitsee itselleen joko taustan tai hahmon sen mukaan, miten hän havainnoi kuvan.

Kuvat ovat vaihtajia

Mitä tahansa voi sanoa, riippumatta siitä, kuinka käännät käänteisiä kuvia, kuvat eivät vaihda paikkoja.

Mahdottomat hahmot ja esineet

On olemassa valtava joukko niin sanottuja "mahdottomia hahmoja", jotka on piirretty virheellisesti tai tarkoituksella virheellisesti, mikä johtaa hauskoihin visuaalisiin tehosteisiin.

Hahmontunnistus

Kuviontunnistuksen illuusioille on ominaista se, että joskus on erittäin vaikea määrittää, mitä kuvassa on kuvattu.

Joskus itse pääpiirros ei salli sinun nähdä lisäkuvaa, toisin sanoen, se ei salli kuvaa tunnistamista. Jos kuva kuitenkin tunnistetaan, se voidaan nähdä jo vaikeuksitta seuraavien kuvien katselun aikana.

Sekalaisia ​​illuusioita

Tämä on ehkä suurin osa illuusioita. Se sisältää tuttuja illuusiokuvia, erilaisia ​​malleja ja luonnollisesti tämä "petos" on ihmisen luoma. Silmiinpistävä esimerkki sekavasta optisesta illuusiosta ovat jalkakäytävällä olevat upeat piirustukset, jotka näyttävät erittäin vaikuttavilta tietystä katselukulmasta!

Optisten illuusioiden soveltaminen

Optiset illuusiot eivät ole uutta arkkitehtuurissa. Muinaisen Rooman arkkitehdit tunsivat optiikkaa, mikä riitti luomaan upeita optisia illuusioita lattioihin mosaiikkitekniikalla.

Odessassa on erittäin suosittu nähtävyys "Witch's House". Tasaisen talon optinen illuusio syntyy siitä, että talon sivuseinät on rakennettu terävään kulmaan. Australian tullitaloa tarkasteltaessa näyttää siltä, ​​että lattiat laajenevat ja kapenevat, vaikka talon jokainen kerros on yhtä korkea.

Illuusioita sirkuksessa luodaan käyttämällä erikoislaitteita - kaksoispohjaa, erityisiä jousia, piilotettuja väliseiniä, tiettyä peilien asennusta. Nerokkaat laitteet suorittavat kaikenlaisia ​​"salaperäisiä" asioiden ja ihmisten katoamisia ja ilmestyksiä, palvelevat esineiden ja ihmisten leijuttamista ilmassa, sahaamalla tai polttamalla niitä.

Muotimaailma on visuaalisten illuusioiden maailma. Puvun historiassa voidaan jäljittää, kuinka vyötäröä "kavennettiin" erittäin leveiden hameiden avulla, jalat pidennettiin yliarvioidun vyötärölinjan avulla. Vaatteiden pystysuorat linjat ja yksityiskohdat (raidat, nuolet housuissa, pitkät huivit, korkokengät) sirottavat visuaalisesti ja lisäävät kasvua. Vaatteen ulkoreunaa pitkin kulkevat kontrastiväriset pystyraidat muodostaen istuvan siluetin. Vaakasuorat linjat (saumat, taskut, röyhelöt, kengänhihnat) ovat lihavampia. Häkki lisää volyymia ja ympyrät antavat muodoille pyöreyden. Yksivärinen puku antaa pituuden vaikutelman, näyttää hienostuneemmalta ja tyylikkäämmältä, ja vaatteet, joissa on kirkkaita väripilkkuja, saavat ne näyttämään täyteläisemmiltä.

Kokeelliset tutkimukset illuusioiden havaitsemisesta

Annoin esimerkkejä useista optisista illuusioista. Seuraava askel on pieni kokeilu koulumme oppilaiden kanssa. Myöntyvätkö he visuaalisen havainnon illuusiolle? Näytän heille yksi kerrallaan optisia illuusioita ja pyydän heitä vastaamaan kysymyksiini.

Kokeeseen osallistui 20 9. luokan oppilasta:

1. piirustus

Mikä keskellä olevista ympyröistä on suurempi?

VASEN OIKEA

A) jätti lisää

B) oikein enemmän

C) sama

Vastausvaihtoehdot 1. hahmolle	Oppilaiden määrä	% opiskelijoista
MUTTA	8	40%
B	6	30%
B (oikein)	6	30%

2. piirustus

Laske kuvassa näkyvän norsun jalkojen lukumäärä:

Vastausvaihtoehdot kohteelle 3. piirustus	Oppilaiden määrä		% opiskelijoista
4	13		65%
8	7	35%

3. piirustus

Kuvassa on kaksi sinistä viivaa. Kumpi on pidempi. Vasemmalle vai oikealle?

A) vasen on pidempi

B) Oikea on pidempi

B) sama

Vastausvaihtoehdot 2. kuvalle	Oppilaiden määrä	% opiskelijoista
MUTTA	9	45%
B	4	20%
B (oikein)	7	35%

Kysely opettajien keskuudessa

Kokemus nro 1

Vastausvaihtoehdot kohteelle 1. piirustus	Opettajien lukumäärä	% opiskelijoista
MUTTA	4	67%
B	2	33%
B (oikein)	0	0%

Kokemus nro 2

Vastausvaihtoehdot 2. kuvalle	Opettajien lukumäärä	% opiskelijoista
MUTTA	4	67%
B	2	33%

Kokemus nro 3

Vastausvaihtoehdot 3. hahmolle	Oppilaiden määrä	% opiskelijoista
MUTTA	2	33%
B	2	33%
B (oikein)	2	33%

TUTKIMUKSEN PÄÄTELMÄT:

Tein tutkimuksen 9. luokkalaisten opiskelijoiden ja opettajien keskuudessa ja määritin koululaisten ja opettajien illuusioiden osuuden. Kokeilu osoitti, että emme aina näe, mitä siellä todella on, joten hypoteesimme on oikea. Tulimme siihen tulokseen, että näkemämme esineet ja ilmiöt eivät aina vastaa todellisuutta ja ovat totta. Suoritettu analyysi opettaa, että aina ei pidä rajoittua pelkkään silmänarviointiin, vaan pitää yhdistää logiikka ja tehdä mittauksia.

Ihmiset eivät voi täysin hallita näkemäänsä ja ovat helposti harhaanjohtavia. Kokeessani tämä on keskimäärin 71 % opiskelijoista 3 kokeessa.

Lopuksi kokeilin käsiäni valokuvien luomisessa optisilla illuusioilla.

Aluksi saattaa näyttää siltä, ​​​​että optinen illuusio luodaan helposti, itse asiassa se on, mutta ennen vaikuttavien tulosten saavuttamista tiedemiehet käyttivät paljon aikaa ja vaivaa silmän rakenteen, sen ominaisuuksien, näön ominaisuuksien ja silmän reaktion tutkimiseen. silmät. Mutta nykyään optista illuusiota ei pidetä vain yhtenä tutkimusmenetelmänä, optisia illuusioita pidetään hyödyllisinä silmien kehityksessä ja luonnollisessa harjoittelussa, ja viime aikoina optisia illuusioita on käytetty elämässä. Useimmiten nämä ovat maalauksia, piirroksia tai valokuvia.

Valokuvat, joissa on optisia illuusioita, ovat viime aikoina tulleet yhä suositummiksi, erityisiä näyttelyitä luodaan, koska nämä valokuvat liittyvät enemmän taiteeseen kuin tieteelliseen toimintaan.

Päätin myös kokeilla itseäni tässä taiteessa.

Kuva petoksen illuusioista.

Rikkoutunut kynä vedessä

Täydellinen kokemus

Aseta kynä pystysuoraan tyhjän lasin pohjan keskelle ja katso sitä niin, että sen alapää, lasin reuna ja silmä ovat samalla linjalla. Kaada vettä lasiin muuttamatta silmien asentoa. Miksi lasin vedenpinnan noustessa pohjan näkyvä osa kasvaa huomattavasti, kun taas kynä ja pohja näyttävät nousevan?

Aseta kynä vinosti vesilasiin ja katso sitä ylhäältä ja sitten sivulta. Miksi lyijykynä näyttää rikki veden pinnalla ylhäältä katsottuna?
Miksi vedessä oleva kynän osa näyttää sivulta katsottuna siirtyneen sivulle ja kasvaneen halkaisijaltaan?
Tämä kaikki johtuu siitä, että siirtyessään yhdestä läpinäkyvästä väliaineesta toiseen valonsäde taittuu.

Lasertaskulamppusäteen taipuman havainnointi kulkiessaan tasosuuntaisen levyn läpi.

Tuleva säde, taittunut säde ja kohtisuora kahden väliaineen rajapintaan nähden, palautettu säteen tulopisteeseen, ovat samassa tasossa; tulokulman sinin suhde taitekulman siniin on vakioarvo kahdelle väliaineelle, jota kutsutaan toisen väliaineen suhteelliseksi taitekertoimeksi suhteessa ensimmäiseen.

Taitekerrointa suhteessa tyhjiöön kutsutaan absoluuttinen taitekerroin.

Etsi tehtäväkokoelmasta taulukko "Aineiden taitekerroin". Huomaa, että lasilla, timantilla on korkeampi taitekerroin kuin vedellä. Miksi luulet? Kiinteillä aineilla on tiheämpi kidehila, valon on vaikeampi kulkea sen läpi, joten aineilla on korkeampi taitekerroin.

Ainetta, jolla on korkeampi taitekerroin n 1, kutsutaan optisesti tiheämpi ympäristö, jos n 1 n 2 . Ainetta, jolla on pienempi taitekerroin n 1, kutsutaan optisesti vähemmän tiheä ympäristö, jos n 1 2

No miten onnistuin?

Johtopäätös

Joten optisten illuusioiden tutkimus on tullut päätökseen ja voimme päätellä, että illuusio ei ole ihme, vaan tiede. Tutkimuksen alussa esitetty hypoteesi vahvistui - melkein kaikki illuusiot perustuvat tavallisiin luonnonilmiöihin. Työn aikana löydettiin kolme pääasiallista syytä optisille illuusioille:

1. Fysiikan lait - säteiden taittuminen ja heijastus luovat illuusioita,

joita kutsutaan mirageiksi.

2. Silmän rakenteen ominaisuudet antavat sinun nähdä havainnon illuusion

värejä ja liikkeen illuusioita, säteilyn ja astigmatismin ilmiötä ja

tietysti sokea piste.

3. Tutkimus osoitti, että näkö hallitsee paitsi silmää myös

aivot. Optiset illuusiot ovat aivomme temppu, ja näkö on täällä

on vain välittäjä, joka välittää tämän petoksen.

Se, että kaikilla illuusioilla ei nykyään ole omaa tieteellistä selitystänsä, saattaa viitata siihen, että ihmisen näkökykyä ei ole tutkittu riittävästi.

Tutkimusprosessissa hankittu tieto ja kertyneet tosiasiat mahdollistivat optisten illuusioiden luomisen ja hallitsemisen. Tunnilla olisi mielenkiintoista tehdä "Illuusion kulma", jossa lapset tutustuisivat fysiikan perusteisiin, tekisivät erilaisia ​​kokeita ja tutkimuksia, tuovat ja esittelivät keksintöjään. Illuusioiden kulman ensimmäisinä näyttelyinä tarjoan itse tekemäni optisten illuusioiden albumin. Tähän mennessä illuusioita tutkittaessa on vielä monia salaisuuksia, jotka odottavat löytämistä.

Bibliografia

1. Perelman Ya.I. "Viihdyttävä fysiikka"

2. Internet-resurssit

3. Venäjän kielen selittävä sanakirja S.I. Ožegov

Yritä kuvitella, että elämän evoluutio planeetalla meni eri tavalla ja eläimet (mukaan lukien sinä ja minä) eivät voineet saada sellaista tunnetta kuin näkö. Ei toimi? Ei ihme - olemme niin tottuneet luottamaan silmiimme, ettemme voi edes kuvitella, millainen maailma ympärillämme olisi ilman optista komponenttia. Kaikesta näön tärkeydestä huolimatta se ei ole niin täydellinen - sanotaan, että jotkin signaalien yhdistelmät pystyvät "oveltamaan" aivot (kuten tiedätte, "näemme" neuroneilla, ei silmillämme), pakottaakseen ihmisen hämmentynyt esineiden koosta tai arvaa "liikettä" staattisessa kuvassa . Nyt huomio! Istu mukavasti, "sammuta" kaikki aistit paitsi näkö ja keskity näyttöön - puhumme optisista illuusioista.

Klassisia optisia illuusioita

Optisten illuusioiden historia on yli tuhat vuotta, vuonna 350 eKr., Aristoteles kirjoitti: "Tunteihimme voidaan luottaa, mutta niitä on silti helppo pettää." Suuri ajattelija huomasi, että jos katsot hetken vesiputousta ja katsot sitten liikkumatonta vuoren rinnettä, voi tuntua, että kivet liikkuisivat vastakkaiseen suuntaan kuin virta. Nykyajan tutkijat kutsuvat tätä optista ilmiötä liikkeen jälkivaikutukseksi tai vesiputousilluusioksi.

Kun tarkkailemme veden virtausta, osa aivoissamme olevista hermosoluista sopeutuu valosignaalien yksisuuntaiseen liikkeeseen, minkä seurauksena vesiputouksesta staattista esinettä katsoessamme jatkamme liikkeen "näkemistä" jonkin aikaa, vain vastakkaiseen suuntaan.

Suhteellisten kokojen käsityksen illuusio

Ebbinghausin illuusio

1800-luvulla alettiin aktiivisesti tutkia havainnon ominaisuuksia ja ihmisen aistien ominaisuuksia. Silloin tutkijat kehittivät optisia illuusioita, joita nykyään pidetään klassisina, ensinnäkin - Ebbinghaus-illuusio.

Vaikka et olisikaan kiinnostunut psykologian historiasta, se on sinulle luultavasti tuttu, katso kuvaa. Tietenkin ymmärrät, että oranssien ympyrän koot ovat samat, koska olet nähnyt sellaisia ​​illuusioita tuhat kertaa, mutta silmäsi valehtelevat silti sinulle - sekunnin murto-osan saat tunteen, että ne ovat edelleen erilaisia. Ihmisaivot määrittävät esineiden ja kuvien koon viereisten esineiden koon perusteella ja joutuvat väistämättä ansaan - suurten mustien ympyröiden taustalla oranssi näyttää pienemmältä kuin pienten ympyröiden vieressä.

Illuusio syvyyden havaitsemisesta

1900-luvun alussa italialainen psykologi Mario Ponzo oli yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka osoitti maailmalle, että esineiden koon käsitykseen ei vaikuta vain vierekkäiset esineet, vaan myös taustan syvyys. Italialainen kehitti klassisen illuusion, joka nyt kantaa hänen nimeään.

Ponzo-illuusio näyttää hyvin yksinkertaiselta - kaksi identtistä vaakaviivaa sijaitsee kahden vinon viivan välissä, kun taas yksi niistä koetaan pidemmäksi. Vinot viivat luovat perspektiiviä, aivot olettavat, että ylempi vaakasuora viiva on "edemmäs" kuin alaosa ja korjaa "etäisyyttä" - tästä johtuen syntyy utelias vaikutus.

"Magic" Muller-Lyer -linjat

Toinen yli sata vuotta vanha oppikirjan optinen illuusio on Muller-Lyerin illuusio. Sen olemus on myös melko yksinkertainen - kuvassa on viivoja, joiden päissä on nuolet, nuolien "pyrstöjen" kehystetty viiva näyttää olevan suurempi.

Tutkijat kiistelevät edelleen illuusion ilmestymismekanismista, seuraava tulkinta on tällä hetkellä suosituin. Aivot tulkitsevat kolme lähentyvää viivaa osaksi kolmiulotteista objektia, kun taas "pisteen" muodostavat viivat havaitaan lähempänä olevana kohteena (esimerkiksi rakennuksen kulmana ulkopuolelta katsottuna). "Häntä" -nuolet puolestaan ​​luovat illuusion kaukaisesta kohteesta ("huoneen nurkasta"). Kuten Ponzo-illuusiossa, aivot "kompensoivat etäisyyttä" kohteeseen, jolloin viivat näyttävät erilaisilta.

Helmholtzin arvoitus

Yllätyksiä aivoille ei esitetä vain lähentyvien viivojen, vaan myös yhdensuuntaisten pysty- tai vaakasuuntaisten viivojen avulla. 1800-luvun lopulla saksalainen fyysikko ja fysiologi Hermann von Helmholtz osoitti, että vaakasuorilla viivoilla piirretty neliö näyttää leveämmältä ja alemmalta kuin täsmälleen sama, mutta muodostuu pystysuorasta viivasta.

Helmholtzin löytämää ilmiötä käytetään laajalti vaatteiden valmistuksessa, mutta toisin kuin yleinen väärinkäsitys, neulepuseroiden ja mekkojen vaakasuorat raidat eivät "täydy", vaan päinvastoin, ne tekevät vartalosta visuaalisesti kapeamman ja korkeamman. Muotilehdet tarjoavat usein neuvoja, kuten "Käytä pystyraitoja näyttääksesi hoikemmalta", mutta tiede kiistää tämän armottomasti. Katso Helmholtzin illuusio ja katso itse, että vaikutus on juuri päinvastainen.

On syytä huomata, että tätä optista illuusiota on tutkittu laajalti, mutta tutkijat eivät vielä ole päässeet yksimielisyyteen sen esiintymismekanismeista.

Klassiset varhaiset illuusiot muuttivat ihmisten käsitykset ympäröivästä maailmasta - kuten kävi ilmi, "silmien uskominen" ei ole läheskään aina mahdollista. Nicholas Wyed, optisten illuusioiden historian asiantuntija Dundeen yliopistosta (Skotlanti), on varma, että optisilla illuusioilla oli merkittävä rooli havainnon ominaisuuksien tutkimuksessa: "Luodessaan illuusioita tutkijat ymmärsivät, että jopa ymmärryksen mekanismista silmät eivät anna kokonaisvaltaista näkemystä näön luonteesta." Wade toteaa, että optisten illuusioiden luomisen pioneerit yrittivät yhdistää ne yhdeksi yleiseksi teoriaksi, mutta ne eivät onnistuneet. Kuten myöhemmin kävi ilmi, ihmisaivojen reaktiot optisiin illuusioihin ovat paljon monimutkaisempia ja monimuotoisempia kuin tutkijat näkivät 1800- ja 1900-luvun vaihteessa.

Illuusioita 1900-luvulla

"Sotien ja vallankumousten aikakaudella" ihmiskunta on nähnyt monia läpimurtoja optisten illuusioiden luonteen ymmärtämisessä. Tieteen ja tekniikan kehitys on antanut asiantuntijoille mahdollisuuden tarkastella ongelmaa eri tavalla. Esimerkiksi Thorsten Wieselin ja David Hubelin kokeet osoittivat, että eri hermosolut ovat vastuussa näkökentän eri alueiden havaitsemisesta - tästä löydöstä tutkijat saivat lääketieteen Nobel-palkinnon vuonna 1981.

Hieman myöhemmin taiteilijat ottivat käyttöön visuaalisia vääristymiä - 1950-luvulla ilmestyi koko optisille illuusioille omistettu taiteen suuntaus, sitä kutsuttiin op-taiteeksi (englanninkielisestä optisesta taiteesta - "optinen taide"). Yksi op-taiteen perustajista on ranskalainen taiteilija ja kuvanveistäjä Victor Vasarely, jonka teoksia mainitaan usein elävinä esimerkkeinä optisista illuusioista.

Aikamme illuusioita

2000-luvun alussa kiinnostus visuaalisia vääristymiä kohtaan kasvaa edelleen - ilmaantuu uusia tieteellisiä teorioita, joiden avulla tutkijat yrittävät selittää optisten illuusioiden mekanismeja. Yhden niistä mukaan vääristymät johtuvat siitä, että ihmisen aivot jatkuvasti "ennustavat" kuvaa kompensoidakseen itse tapahtuman ja sen havaitsemishetken välisen viiveen. Kun esimerkiksi luet tätä artikkelia, aivosi käsittelevät valosignaaleja, jotka tulevat tietokoneen näytöltä tai vempaimen näytöltä. Se vie tietyn ajan, joten et näe nykyisyyttä, vaan menneisyyttä.

Neurotieteilijä Mark Changizi uskoo, että aivojen yritykset "ennakoida" kuvaa selittävät osan visuaalisista vääristymistä.

Changizin ja hänen kollegoidensa Kalifornian teknologiainstituutissa tekemät kokeet osoittavat, että mikään klassisista optisista illuusioista ei ole ristiriidassa tämän teorian kanssa. Changizi mainitsee kuuluisan Hering-illuusion havainnollistavimpien esimerkkien joukossa aivojen kuvan "ennustamisesta". Kun ihminen liikkuu eteenpäin, hänen näkemänsä esineet liikkuvat säteittäisiä linjoja pitkin, joten aivoilla on taipumus havaita sellaiset kuvat merkkinä liikkeestä avaruudessa. "Nämä mekanismit toimivat tosielämässä loistavasti, mutta ne saavat myös aivot tekemään virheitä, kun ihminen näkee säteittäisiä viivoja ja pysyy samalla paikallaan", tutkija huomauttaa.

Necker-kuutio ja muut aivojen "huomiot".

Magneettikuvauksen keksinnöstä on tullut todellinen lahja optisten illuusioiden tutkijoille – tiede on vihdoin kyennyt ymmärtämään ainakin yleisesti, mitä ihmisen aivoissa tapahtuu, kun ne havaitaan. Joten tutkiessaan Necker-kuutiota katsovan henkilön aivotoimintaa, tutkijat päättelivät, että aivot havaitsevat kuvan syvyyden epäselvästi. Neuronit näyttävät "kiistelevän" keskenään, mikä kuva on "tosi", minkä seurauksena tarkkailija näkee kuution yhdessä asennossa, sitten toisessa.

Tilanne on samanlainen toisen tunnetun optisen illuusion, niin sanotun Hermann-verkon, kanssa. Katso kuvaa - ääreisnäön yhteydessä "näet" harmaita pisteitä valkoisten viivojen leikkauskohdassa, mutta heti kun keskityt yhteen "harmaaseen pisteeseen", se "häviää". Yhden tiedemiesten keskuudessa suosituimmista selityksistä tälle ilmiölle kertoo, että hermosolujen välillä on jatkuva "taistelu" kuvan tummien ja vaaleiden alueiden käsittelystä, mikä saa ihmisen "huomaamaan" välkyntäpisteet.

Uusimmat ideat illuusioista

Nykyaikaisten tutkimusmenetelmien ansiosta ihmiskunta tietää, että aivojen eri osat ovat vastuussa värisävyjen, esineiden muotojen ja niiden liikkumisen avaruudessa havaitsemisesta, mutta se, miten saamme kokonaisvaltaisen kuvan, on monella tapaa mysteeri. Harrastajat kehittävät yhä uusia tapoja pettää silmää, pohtia uudelleen ja täydentää klassisia illuusioita. Niitä katsellessa "annamme" ahkerasti omien aivojemme johtaa meitä harhaan, ja sen seurauksena kysymyksiä on enemmän kuin vastauksia.

Meidän aikanamme kiinnostus ongelmaa kohtaan on niin suurta, että viimeisen kymmenen vuoden ajan asiantuntijat ovat järjestäneet vuosittain kilpailun parhaasta optisesta illuusiosta. Esimerkiksi vuonna 2014 tämän palkinnon sai dynaaminen Ebbinghaus-illuusio, joka pettää silmää paljon vakuuttavammin kuin klassinen staattinen versio. Kilpailun tuomaristoon kuuluvan neurologin Suzanne Martinez-Conden mukaan uuden illuusion vaikutus on useita kertoja voimakkaampi vierekkäisten esineiden koon jatkuvan muutoksen vuoksi. Hermann Ebbinghaus.

Martinez-Conde myöntää, että suuri osa nykyaikaisesta optisten illuusioiden tutkimuksesta perustuu 1800-luvun tiedemiesten työhön. Esimerkiksi Hermann Helmholtz ymmärsi ensimmäisenä, että ihmisen silmät tekevät jatkuvasti nopeita koordinoituja liikkeitä, niin sanottuja sakkadeja. Ymmärtääksesi, mistä on kyse, sulje toinen silmä ja paina sormeasi kevyesti toisen alemmalle silmäluomelle - aivosi näkemä "kuva" alkaa välittömästi liikkua. Tavallisessa elämässä emme huomaa näitä mikroskooppisia "nykistymiä", koska aivot ovat jo kauan sitten oppineet tasoittamaan kuvaa, mutta kun se kohtaa epätavallisen tilanteen (mekaaninen vaikutus silmämunaan), sakkadit ilmenevät kaikessa loistossaan.

Suzannen mukaan sakkadeilla on keskeinen rooli kuuluisassa "Spinning Serpents" -illuusiossa, jonka japanilainen psykiatri Akiyoshi Kitaoka on kehittänyt. Kokeissaan käärmeillä Martinez-Conde ja hänen kollegansa havaitsivat, että illuusion katsominen laukaisee samat hermosolut kuin katsoessa ulos nopeasti liikkuvan junan ikkunasta, kun näyttää siltä, ​​​​että maisema "ajaa ohi", ei pahe. päinvastoin. Samanaikaisesti, jos havainnoija pakotetaan joidenkin temppujen avulla lopettamaan sakkadit, illuusio katoaa.

Neurologi selittää asian näin: liikkeen ilme Spinning Serpents -käärmeissä syntyy siitä, että suuri määrä optista informaatiota pääsee verkkokalvon eri osiin. Tietty valosignaalien yhdistelmä huijaa aivot havaitsemaan staattisen kuvan dynaamisena. Sakkadit päivittävät jatkuvasti ”kuvaa”, estäen aivoja sopeutumasta siihen, mutta jos ne pysähtyvät, liikkeen illuusio katoaa hetken kuluttua.