Ученики на Учителя.com


Оптические иллюзии и их роль в жизни человека

1
"Оптические иллюзии и их роль в жизни человека"
Введение
Оптические обманы - не случайные спутники нашего зрения: они
сопровождают его при строго определенных условиях и имеют силу для
каждого нормального человеческого глаза. То, что человеку свойственно при
известных обстоятельствах поддаваться иллюзиям зрения, обманываться
относительно источника своих зрительных впечатлений, не следует вовсе
рассматривать как всегда нежелательный недостаток, безусловный порок
нашей организации, устранение которого было бы для нас во всех
отношениях благотворно.
Что касается причин, обусловливающих ту или иную иллюзию
зрения, то только для весьма немногих оптических обманов существует
твердо установленное, бесспорное объяснение; к ним принадлежат те,
которые обусловлены строением глаза: иррадиация, иллюзия Мариотта
(слепое пятно), иллюзии, продолжаемые астигматизмом, и т. п.
Недостоверный, необязательный характер носит большинство попыток найти
объяснение отдельным иллюзиям зрения. Для некоторых оптических
обманов не предложено до сих пор никакого объяснения. Для иных,
наоборот, имеется слишком много объяснений, из которых каждое в
отдельности было бы, пожалуй, достаточно, если бы не существовало ряда
других, ослабляющих его убедительность. Вспомним знаменитую,
обсуждаемую уже со времени Птолемея иллюзию увеличения светил у
горизонта: для нее предложено, кажется, не менее шести удачных теорий,
каждая из которых страдает лишь тем недостатком, что имеется еще пять
столь же хороших объяснений... Очевидно, почти вся область оптических
обманов находится еще на донаучной стадии своей разработки и нуждается в
установлении основных методических принципов ее исследования.
2
Понятие оптической иллюзии
Научное исследование геометрических оптических иллюзий было
начато Оппелем в 1854 году. Затем на протяжении полувека появилось около
200 научных работ на эту тему, принадлежащих перу многих выдающихся
ученых, в их числе Вундта, Золльнера, Поггендорфа, Кундта, Гельмгольца. В
основном в этих работах делались попытки оптического и психологического
объяснения многочисленных иллюзии, известных к тому времени.
Существует множество теорий оптических иллюзий.
Мы заинтересовались геометрическими оптическими иллюзиями
несколько лет назад. Случайно пришлось натолкнуться на очень
любопытную иллюзию при изучении твердости монокристаллов. Начав
заниматься этой темой, мы вскоре поняли, что иллюзии часто приводили к
совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических
величин. Оказалось, что при этом можно ошибиться на 25 процентов и даже
больше, если глазомерные оценки не проверить масштабной линейкой. В
этой статье кратко описаны некоторые полученные нами результаты.
Предварительно скажем, что тесты, которые приведены в статье,
предлагались как опытным научным работникам, так и опытным
художникам. И те и другие ошибались совершенно одинаково!
Авторы одних теорий видят причину в различной силе мышц,
управляющих движением глазного яблока; другие считают, что дело в
кривизне сетчатки; третьи говорят, что причина заключается в
горизонтальном расположении пары наших глаз, и так далее. Но каковы бы,
ни были причины, иллюзия совершенно очевидна. С кривыми линиями
связана замечательная иллюзия, которая может послужить причиной до
смешного неверных оценок радиуса кривизны изогнутого зеркала или
увеличения линзы. Эта иллюзия приводит к очень большим погрешностям
при глазомерной оценке характеристик криволинейных поверхностей:
ошибка при этом может достигать 100 процентов!
Оптической иллюзией называется несоответствующее
действительности представление видимого явления или предмета вследствие
3
особенностей строения нашего зрительного аппарата. Попросту говоря - это
неверное представление реальности. (Важно отметить, что здесь не имеются
в виду несоответствия, которые связаны с индивидуальными нарушениями
зрения, например, с дальтонизмом.)
Почему возникают оптические иллюзии? Зрительный аппарат
человека - сложно устроенная система со вполне определенным пределом
функциональных возможностей. В нее входят: глаза, нервные клетки, по
которым сигнал передается от глаза к мозгу, и часть мозга, отвечающая за
зрительное восприятие.
В связи с этим выделяются три основные причины иллюзии:
1) наши глаза так воспринимают идущий от предмета свет, что в
мозг приходит ошибочная информация;
2) при нарушении передачи информационных сигналов по нервам
происходят сбои, что опять же приводит к ошибочному восприятию;
3) мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от
глаз.
Часто оптические иллюзии возникают сразу по двум причинам:
являются результатом специфической работы глаза и ошибочного
преобразования сигнала мозгом.
По происхождению оптические иллюзии делятся на три вида:
а) естественные, или созданные природой (например, мираж);
б) искусственные, или придуманные человеком (например, фокус
“левитация” или, как говорят в народе, “летающая дама”;
в) смешанные, то есть естественные иллюзии, воссозданные человеком
(например, известные иллюзионные картинки, модель миража).
Между естественными и искусственными иллюзиями есть
существенное различие. Если иллюзия придумана человеком, то она
обязательно имеет конструктивный секрет и после сообщения его
наблюдателю во многом теряет свою загадочность. Естественные же и
смешанные иллюзии не изменяют силы своего воздействия, независимо от
того, знает наблюдатель их секрет или нет.
4
Нужно отметить, что оптические иллюзии рождаются не
обязательно в результате игры света и тени. Так, в основе уже упомянутой
иллюзии «летающая дама» лежит хитроумная механическая конструкция.
Демонстрация и объяснение основных иллюзий.
Естественные иллюзии.
Иррадиация
Рассмотрим одну из самых распространенных иллюзий.
При рассматривании издали белые фигуры внизу — круг и квадрат
— кажутся крупнее черных, хотя те и другие равны. Чем больше расстояние,
тем иллюзия сильнее. Явление это называется иррадиацией.
Чтобы подтвердить наличие иррадиации у всех без исключения
людей провели эксперимент. Бригаде рабочих поручили переносить коробки
одинаковых размеров и формы. Половина коробок была выкрашена в белый,
а другая половина в черный цвета. Рабочие вначале перенесли черные
коробки. Объяснили же они это тем, что черные коробки кажутся меньше
белых.
Чтобы ещё раз убедиться в естественном происхождении явления
иррадиации я провела опрос среди старшеклассников нашей школы. Все без
исключения говорили, что черный квадрат меньше белого.
Слепое пятно
Естественные иллюзии появляются из-за особенностей в строении
нашего зрительного аппарата. На поверхности сетчатки, у основания
зрительного нерва, есть участок лишенный чувствительных к свету клеток.
5
Лучи, приходящие в эту зону, не воспринимаются нами. Мы можем «терять»
элементы окружающей нас картинки, если они совпадают со слепым пятном.
Чтобы подтвердить это явление проведем эксперимент.
Закрыв правый глаз, смотрите левым на верхний крестик , с
расстояния 20 - 25 сантиметров. Вы заметите, что средний большой белый
кружок исчезает совершенно, хотя оба меньших кружка по бокам его хорошо
видны. Если, не меняя положения рисунка, смотреть на нижний крестик,
кружок исчезает только отчасти. Этот опыт носит имя своего создателя –
Мариотта.
Исчезновение элементов в этом опыте обусловлено тем, что при
указанном положении глаза относительно фигуры изображение кружка
попадает на так называемое слепое пятно - место входа зрительного нерва,
нечувствительное к световым раздражениям.
Астигматизм
Рассмотрим иллюзию, связанную с астигматизмом. Эта фигура дает
способ обнаружить астигматизм глаза. Приближая ее к исследуемому глазу
(закрыв другой), на некотором, довольно близком, расстоянии, сосредоточив
6
взгляд на белом квадратике вверху, вы приблизительно через полминуты
заметите, что нижняя белая полоса исчезнет (вследствие утомления
сетчатки).
Явление это обусловлено так называемым астигматизмом, то есть
неодинаковой выпуклостью роговой оболочки глаза в различных
направлениях (вертикальном, горизонтальном). Редкий глаз вполне свободен
от этого несовершенства. Приблизительно 10% всех людей страдают
врожденным астигматизмом.
Иллюзия цвета
Проведем следующий опыт.
При помощи двух осветителей будем освещать некоторое
небольшое препятствие, например, вертикально поставленную линейку.
Осветители ставятся на некотором расстоянии друг от друга (около 20 см) и
на белом экране наблюдается тень от препятствия и две полутени . В один
осветитель вставим красный светофильтр, а в другой зеленый. Полутени
соответственно окрасятся в те же цвета. После этого вытащим один из
светофильтров, а полутень с его цветом останется.
Это одна из самых эффектных естественных иллюзий. Природа
возникновения цветного изображения в первой и во второй части опыта
различна. В первом случае цветная тень является результатом того, что
источник света «протяженный» и бихроматичный; во втором случае
7
появление цветной полутени связанно с особенностями нашего восприятия,
то есть видимость цвета – это иллюзия.
Полного объяснения этому явлению пока не найдено. Известен
лишь факт, что на восприятие влияет не только цвет, но и фон, который
окружает рассматриваемый участок.
Для этой демонстрации можно использовать светофильтры любых
цветов. Но наилучший результат получается с красным и зеленым. Эти два
цвета вызывают наибольшее раздражение, наш глаз наиболее чувствителен к
ним. Именно поэтому их используют в светофорах.
Опыт с приведением
Проведем ещё один опыт. Когда вы смотрите на черное приведение,
часть сетчатки, на которой формируется изображение, не получает ни одного
светового луча. Однако окружающая часть сетчатки работает на полную
мощность, посылая в мозг сигналы о ярком белом фоне вокруг приведения.
Когда вы смотрите на арку, то область сетчатки, где сформировалось
изображение фона, уже устала и не полностью реагирует на светлый фон под
аркой, делая его темнее. Та область сетчатки, которая сформировала
изображение приведения, практически не работала и не устала, так что при
переводе взгляда под арку на этом месте образуется белая область по форме
приведения. Поэтому вы видите белое изображение приведения под аркой.
8
Нарушение цветового восприятия
Проанализировав опубликованные отчеты дорожных служб можно
прийти к выводу, что большинство аварий происходит на перекрестках. В
сумерки количество происшествий резко возрастает.
На любом перекрестке есть светофор. В вечерние часы из-за понижения
освещенности происходит перераспределение основной нагрузки с колбочек
(цвет) на палочки (свет), так как они более чувствительны. Пик аварий
приходится как раз на то время, когда одни из чувствительных клеток не
включились, а другие уже не работают.
Не редко происходят ночные аварии. Водитель, который едет по
трассе, внезапно увидев огни светофора из-за “ передозировки” информации
может принять его за обычный фонарь (увидит огни белым). Поэтому для
светофоров подбирают специальный режим задержки, чтобы глаза успели
привыкнуть к цвету (Типичный светофор для городского участка с плотным
движением дает зеленый свет в течение 50 секунд, желтый – 5 секунд и
красный – 25 секунд).
Если долго смотреть на яркие источники зрительной информации,
так же возникает цветовая иллюзия. Именно поэтому на картинах
большинства художников солнце белого цвета. Особенности нашего зрения
таковы ( в сетчатке глаза есть три типа цветочувствительных клеток –
колбочек; максимум чувствительности одних приходится на синий цвет,
других – на зеленый, третьих – на красный; в зависимости от уровня
раздражения каждого типа колбочек мы воспринимаем тот или иной цвет),
что если порог насыщения всех цветовых каналов пройден, то они как бы
перестают работать, и для восприятия остается только белый цвет. У
заходящего южного солнца интенсивность даже рассеянных компонентов
велика и ее достаточно, чтобы “ перекрасить” в нашем восприятии светило в
белый цвет.
9
Искусственные иллюзии
Настоящее или нет
Опыт повторяет известную цирковую иллюзию с разрезанием
человека. При этом на месте человека может оказаться любой предмет. Суть
опыта заключается в том, что с расстояния в 1м нельзя отличить подмену
настоящего предмета его изображением, если оно выполнено на матовой
бумаге в натуральную величину и помещено в небольшой черный ящик.
Подмена возможна потому, что черный ящик при наблюдении не дает
включить механизм бинокулярного стереовидения, а следовательно,
объемную картинку нельзя отличить от её плоской копии.
Эта иллюзия является наиболее эффектной из искусственных
иллюзий. К тому же её сложность позволяет поставить её в кабинете физики.
Нужно сделать изображение предмета – кисть руки, “ прокатив” собственную
руку на ксероксе. Наиболее естественный цвет кисти получится, если руку
положить на белую ткань.
Устройство глаза
10
Как же глаз может проделывать с нами такие «фокусы», если глаза
функционируют нормально и являются инструментами точного восприятия
того, что находится перед нами? Вот как это происходит. Зрение — это не
физический процесс. Но оно не имеет ничего общего с фотографией, которая
работает чисто механически. В действительности зрение — это
психологическое явление, поскольку видят не глаза, а мозг! А глаза
представляют собой механические инструменты для получения изображения.
Но когда эти образы доходят до мозга, происходит оценка полученной
информации. Клетки мозга должны определить, что они думают о данном
образе. Что помогает мозгу это определять?
Очень важное значение имеет та работа, которую проделывают
глазные мышцы, чтобы увидеть предмет. В определении расстояний, углов,
взаиморасположения предметов в пространстве наши глаза двигаются то в
одну, то в другую сторону. Наш мозг говорит о том, что глаза проделали
определенный путь, поскольку мозг имеет представление об энергии и
времени, потраченных для перемещения глаза в разных направлениях.
Поэтому одна из причин оптических иллюзий нам ясна.
Представим, что перед нами две линии одинаковой длины, но одна
из них расположена вертикально, а другая — горизонтально. Горизонтальная
линия покажется нам короче, поскольку для глазного яблока гораздо легче
перемещаться из стороны в сторону, чем вверх-вниз. Поэтому мозг решает,
что горизонтальная линия должна быть короче!
На что способен наш мозг! Читайте текст до конца, не обращая
внимание на то, что он как- то не так выглядит…
Из исслднеовиай агнлйксиих унёычх селудет, что сошвнерено
вёс- рнаво в ккаом пкоярде сотят бвкуы в совле, смаое гавлоне, что
перавя и псоленядя бквуы длжоны сооттяь на свиох мсеатх. Оталсьное
мжеот бтыь ернуодй и ты смжоешь эот порчтиать. Птомоу- что мы
чтаием солво цлекиом, а не бквуа за бквуой.
Многие иллюзии объясняются строением глаза человека и его
ограниченными возможностями.
11
Снаружи он защищён прозрачной роговой оболочкой, которая
постоянно омывается слезами (слезной жидкостью). Глубже лежит колечко
радужной оболочки (радужки), цвет которой и имеют в виду, когда говорят о
цвете глаз. В глазу радужка играет роль диафрагмы фотоаппарата. Посреди
радужки находится отверстие - зрачок. Чем ярче свет, тем уже зрачок (он
сужается с 8 до 2 мм). Ещё глубже находится хрусталик, который, как линза,
собирает лучи в изображение на глазном дне.
Астроном и физик Иоганн Кеплер в XVII в. рассмотрел устройство
глаза с точки зрения оптики. Он показал, что на глазном дне формируется
изображение окружающих предметов. По законам оптики такое изображение
должно быть перевернутым. Именно перевернутым и видит мир
новорожденный младенец. Но постепенно мозг привыкает "переворачивать"
изображение обратно.
Итак, благодаря хрусталику на глазном дне формируется
уменьшенное изображение окружающего нас мира. Здесь оно
воспринимается сетчатой оболочкой глаза - сетчаткой. Между хрусталиком и
сетчаткой лежит прозрачное стекловидное тело, похожее на студень.
Сетчатка состоит из клеток, называемых палочками и колбочками (они
названы так из-за своей формы). В глазу человека 125 млн. палочек и в 20 раз
меньше колбочек. Благодаря палочкам мы воспринимаем черно-белое
изображение. Колбочки различают цвет: одни - синий, другие - зеленый,
третьи - красный. Все остальные цвета являются для человеческого глаза
смешанными. Всего человек способен различить до 250 основных тонов и 5-
10 млн. оттенков.
90% информации приходит в наш мозг через глаза. Даже если
человек живет без розовых очков, он не всегда сможет реально оценить
увиденную ситуацию. Так устроен наш глаз. Зная особенности зрения,
человек может анализировать получаемую картинку, понимать, когда глаза
его обманывают, а когда изображение полностью реально.
Подобные знания могут существенно облегчить жизнь, избавив от
неприятностей, связанных со зрительными обманами. Помогут лучше
12
понимать некоторые природные явления, устройства некоторых предметов
(светофор).
Не стоит забывать, что оптические иллюзии сопровождают нас в
течение всей жизни. Поэтому знание основных их видов, причин и
возможных последствий необходимо каждому человеку.
Восприятие цвета
В процессе познания природы человек открывал для себя всё новые
и новые принципы организации мира – ритм, симметрию, пропорции,
контраст и др. Этими принципами он руководствовался – сначала
бессознательно, потом осознанно, - преобразуя окружающий мир, создавая
искусственную среду обитания. Природные и созданные человеком объекты
действительности породили в его сознании устойчивые образы,
сопровождаемые определёнными эмоциями. Эти символические
ассоциативные значения геометрических фигур, линий учитываются во всех
видах деятельности, связанных с созданием визуальных форм. Вертикаль при
отсутствии членений воспринимается как нечто несоизмеримое, бесконечное,
лёгкое, устремлённое ввысь. Если она имеет утолщения в нижней части или
стоит на горизонтальном основании – как нечто более устойчивое.
Горизонталь ассоциируется с надёжностью, стабильностью, движением,
развитием. Диагональ символизирует динамику. Соответственно
композиция, построенная на чётких горизонталях и вертикалях, тяготеет к
устойчивости, статичности, торжественности, а композиция, базирующаяся
на диагоналях, - к движению, изменчивости, нестабильности. Горизонтальная
композиция будет выглядеть более основательной, тяжеловесной, чем
вертикальная. Справедливость этого утверждения в большой степени зависит
и от соотношения сторон прямоугольников, и от размещения материала
внутри них.
Русский художник В.В. Кандинский, работавший в своё время во
ВХУТЕМАСе, а после эмиграции в Германию – в Баухаузе, приписывал
геометрическим фигурам определённые цвета и даже различия в тепловом
13
восприятии. Горизонталь ему виделась чёрной и тёплой; вертикаль – белой,
холодной; диагональ – красной, серой, зелёной; прямой угол – красным;
острый – жёлтым; тупой – голубым.
В живописи давно является общепризнанным, что цвет обладает
наибольшей степенью эмоционального воздействия. Впервые попытку
систематизировать значения отдельных цветов предпринял И.-В. Гёте. «В
своих самых общих элементарных проявлениях, независимо от строения и
форм того материала, на поверхности которого мы его воспринимаем, цвет
оказывает известное воздействие на чувство зрения, к которому он
преимущественно приурочен, а через него и на душу.» Так, жёлтый цвет
производит безусловно тёплое впечатление и создаёт благодушное
настроение. Синий он считал цветом тени – холодным и тёмным. Поэтому
синие объекты кажутся более удалёнными. Красному приписывается
серьёзность и достоинство, но также грация и прелесть. При этом Гёте имел в
виду только чистые цвета и практически не учитывал ни особенностей
воспринимающего их человека, ни контекста восприятия.
В.В. Кандинский предложил более сложный взгляд на данную
проблему. Он отмечал двоякое воздействие цвета на человека. В первую
очередь, это физическое воздействие, при котором глаз очарован красотой
цвета или же, наоборот, испытывает сильнейшее раздражение. Это
впечатление поверхностно и быстро забывается, если речь идёт о привычных
предметах. «Но как физическое ощущение ледяного холода, если оно
проникает глубже, вызывает более глубокие чувства и может вызвать целую
цепь психических переживаний, так и поверхностное впечатление от цвета
может развиться в переживание.» Причём этот процесс во многом
обусловлен степенью развития самого человека. Но и при низкой душевной
восприимчивости, цвет воспринимается неоднозначно. Так, светлые краски
больше притягивают глаз, чем тёмные. Ещё более притягательной
способностью обладают светлые и тёплые тона. Окрашенные таким образом
объекты кажутся ближе. В то же время светлый, но чрезмерно ядовитый цвет
14
вызывает беспокойство, и глаз ищет отдохновения в холодном синем или
зелёном.
Физическое воздействие цвета было многократно подтверждено
многочисленными экспериментами физиологов и психологов. Так, М.
Деребире приводит следующее описание воздействия цвета на психику,
данное доктором Подольским.
Зелёный цвет – болеутоляющий, гипнотический. Он влияет на
нервную систему, снимая раздражительность. Бессонницу, усталость,
понижает кровяное давление и поднимает тонус.
Голубой цвет – антисептический. Он эффективен при воспалениях
и нагноениях. Чувствительному человеку голубой помогает больше, чем
зелёный, но от его «передозировки» возникают некоторая усталость и
угнетённость.
Оранжевый цвет стимулирует чувства и ускоряет пульсацию крови,
не влияя при этом на кровяное давление. Он имеет сильное стимулирующее
действие, создаёт чувство благополучия и веселья, но может утомить.
Жёлтый цвет оказывает стимулирующее воздействие на мозг и поэтому
эффективен при умственной недостаточности.
Красный цвет обладает теплотой. Он стимулирует мозг, эффективен
при меланхолии, но в то же время легко оказывает раздражающее
воздействие.
Фиолетовый цвет увеличивает выносливость ткани, воздействуя на
сердце, лёгкие и кровеносные сосуды.
Однако В.В. Кандинский отметил, что при более высоком развитии
это элементарное воздействие переходит в более глубокое впечатление.
Тогда можно говорить о втором виде воздействия цвета на человека.
Психическое воздействие цвета вызывает душевную вибрацию.
Необходимо отметить связь между ассоциативными переживаниями,
вызываемыми определённым цветом, и его значением в природе: «Например,
красный цвет может вызывать душевную вибрацию, подобную той, какую
вызывает огонь, так как красный цвет есть в то же время цвет огня. Тёплый
15
красный цвет действует возбуждающим образом; такой цвет может
усилиться до болезненной мучительной степени, может быть, также и
вследствие его сходства с текущей кровью. Красный цвет в таком случае
пробуждает воспоминание о другом физическом факторе, который,
безусловно, болезненным образом действует на душу.»
Интересна следующая классификация цветов по их
психологическому воздействию на человека.
Стимулирующие (тёплые) цвета, способствующие возбуждению и
действующие как раздражители:
✓ Красный – волевой, жизнеутверждающий;
✓ Оранжевый – тёплый, уютный;
✓ Жёлтый – контактирующий, лучезарный.
Дезинтегрирующие (холодные) цвета, приглушающие раздражение:
✓ Фиолетовый – углублённый, тяжёлый;
✓ Синий – подчёркивающий дистанцию;
✓ Светло-синий – уводит в пространство, направляющий;
✓ Сине-зелёный – подчёркивает движение, изменчивость.
Пастельные цвета, приглушающие чистые цвета:
✓ Розовой – нежный, производящий впечатление некоторой
таинственности;
✓ Лиловый – замкнутый, изолированный;
✓ Пастельно-зелёный – ласковый, мягкий;
✓ Серовато-голубоватый – сдержанный.
Статичные цвета, способные уравновесить, отвлечь от других
возбуждающих цветов:
• Чисто-зеленый – требовательный, освежающий;
• Оливковый – успокаивающий, смягчающий;
• Желто-зеленый – обновляющий, раскрепощающий;
• Пурпурный – изысканный, претенциозный.
16
Цвета глухих тонов, которые не вызывают раздражения (серые),
гасят его (белые), помогают сосредоточиться (черный).
Теплые темные тона (коричневые), стабилизирующие раздражение,
действующие вяло, инертно:
• Охра – смягчает рост раздражения;
• Коричневый, землистый – стабилизирующий;
• Темно-коричневый – смягчающий возбудимость.
Холодные темные цвета, изолирующие и подавляющие
раздражение:
• Темно-серые, черно-синие, темные – зелено-синие.
Особенности психофизиологии восприятия определяют различную
значимость зон чистого листа. В искусствоведении продолжаются споры о
том, можно ли сводить сложный процесс восприятия картины к привычному
восприятию текста: слева направо и сверху вниз. Одни считают, что это
именно так, и доказывают свою точку зрения, анализируя зеркальное
отражение картин известных художников, проводя эксперименты по
восприятию фигур, расположенных в различных частях белого листа.
Действительно, изображая последовательно происходящие события,
художник расположит элементы композиции по горизонтали слева направо.
Классический пример подобного решения – расположение «кадров» в
комиксе. Одно и то же дерево, изображенное на двух листах, будет
восприниматься по-разному. На одном – ближе, на другом – дальше от
зрителя только потому, что в первом случае оно изображено у левого края, а
во втором – у правого края листа, и для его «увидения» глазу необходимо
пройти некоторое расстояние, затратить определенные усилия. Таким же
образом был доказал условный приоритет верхней части листа над нижней.
Противники этой точки зрения считают, что движение глаз зрителя картины
подчинены задаче ее рассматривания, а не привычкам чтения вербального
текста. Опыты А.Ярбуса доказали, что глаз находится в постоянном
движении, общее направление которого диктуется построением сюжета
17
картины Что же касается неоднородности белого листа, то сторонники этой
точки зрения признают «тяжелый низ и легкий верх» только как
предрасположение восприятия, или рефлекс на положение в раме картины.
Иллюзия дракончика
Этот маленький дракончик будто следит за вами. Но если вы
начнете вращать взгляд вправо и влево, то дракончик будет следить за вами.
Если поставить дракончика на полку и ходить вдоль нее, то дракончик
пойдет за вами.
Почему так происходит? Все просто. Когда мы смотрим на твердый
объект, который качается или движется, то взглядом мы заранее
представляем траекторию его движения. Дракон создает обманную
траекторию, потому что он не той формы, которую мы представляем. Нос
дракона, кажется, устремлен на вас, но реально его голова вогнутая.
Взгляните на дракончика сзади!
18
Загадка улыбки Монны Лизы
Мона Лиза, полотно кисти Леонардо да Винчи, созданное почти
пятьсот лет назад, до сих пор пленяет своей необычностью: улыбка женщины
отнюдь не статична, она кажется живой. Благодаря чему создается такое
впечатление? В разное время предлагались разные объяснения: здесь и
беременность натурщицы, и ее заболевание астмой, и даже неправильный
прикус. Однако, возможно, ближе всех к разгадке подошла Маргарет
Ливингстон, нейробиолог из Гарвардского университета.
По ее словам, живая улыбка есть не что иное, как результат
оптической иллюзии , создаваемой мозгом человека из-за особенностей
строения зрительных рецепторов. В отчете, опубликованном в журнале
«Science», Маргарет повествует о проведенном ею эксперименте. С помощью
специальной программы c оцифрованного изображения картины были
удалены все нечеткие детали и тени, после чего улыбка… исчезла. Однако
стоило восстановить часть размытостей, как улыбка появилась вновь. По
словам ученого, таковы особенности восприятия человеком внешнего мира:
за четкие детали отвечают одни участки глаза, а за движение, тени и блики -
другие. Леонардо да Винчи задействовал сразу обе области, что и позволило
ему создать эффект движения - особенно заметный при расслабленном,
рассредоточенном взгляде на картину, когда активизируется вторая группа
рецепторов.
19
Почему ночное небо черное?
Почему ночное небо черное? Ведь если Вселенная бесконечна, то в
направлении любой точки небосвода должно быть бесконечное количество
звезд, свет которых суммируясь, должен дать бесконечно большую яркость.
Почему же этого не происходит?
Это так называемый "парадокс Шезо-Ольберса" или
"фотометрический парадокс". Суть его в том, что классическая физика
затрудняется объяснить, почему ночью темно, если Вселенная бесконечна и
неизменна во времени.
Парадокс удовлетворительно объясняет современная космогония, в
частности, теория расширяющейся Вселенной.
Это явление было предсказано нашим соотечественником А.Фридманом,
предложившим теорию нестационарной Вселенной. Им было показано, что
стационарное состояние Вселенной крайне неустойчивое, и реальный мир
должен или расширяться, или сжиматься.
Наблюдения, проведенные известным астрономом Э.Хабблом,
показали, что все объекты Мира удаляются от наблюдателя с тем большей
скоростью, чем дальше объект находится от наблюдателя. Грубой аналогией
может служить надутая камера футбольного или волейбольного мяча, на
которой нанесена сетка параллелей и меридианов. Если шар будет
раздуваться, то сетка растягивается. Наблюдатель, помещенный в какую-
либо точку пересечения линий обнаружит, что все точки удаляются от него
20
со скоростью, тем большей, чем дальше от наблюдателя эта точка
расположена. (Абсолютная деформация пропорциональна длине
деформируемого объекта, потому точки растягиваемого объекта будут
удаляться от конца, откуда ведется отсчет, тем быстрее, чем большей будет
растягиваемая длина).
В таком случае всех источников света, удаляющихся от
наблюдателя свет станет приходить вследствие эффекта Допплера с тем
большими длинами волн, то есть, сильнее смещенными в сторону красной и
инфракрасной частей спектра. И можно указать такую точку, от которой
станет приходить излучение с бесконечно большой длиной волны.
Космос - самое абсолютное чёрное тело из всех возможных, так как он без
остатка поглощает любое излучение, ничего не отражая. Им поглощаются
свет, радиоволны, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма лучи, любое
тепловой излучение.
Почему солнце круглое?
Если Солнце - газовый шар, то почему солнечный диск имеет резкие границы?
То, что мы видим как поверхность Солнца является фотосферой -
поверхностью, которой в действительности нет. К нам доходят лучи из разных
глубин светила. Чем больший путь проделал луч, прежде чем он достиг
21
поверхности, тем более он ослаблен. А начиная с некоторой глубины, лучи до
поверхности не доходят. Солнечные газы менее всего прозрачны в области
"холодных" лучей. Этот эффект вызывают отрицательные ионы водорода.
Именно поэтому солнечный диск представляется нам четким кругом.
Из-за малой прозрачности фотосферных слоев наблюдаемое нами Солнце
заметно темнее у своих краев, чем в центре, так как в центре да наблюдателя
доходит свет от более глубоких, следовательно, более горячих, слоев Солнца.
Лучи света, приходящие к наблюдателю от краев, приходит от периферийных,
более холодных, менее ярких областей.
Практически мы почти не видим слоев, расположенных сотней
километров глубже того слоя, который граничит с солнечной атмосферой. И
это при том, что плотность газов этого слоя вследствие высокой температуры в
миллион раз разреженнее атмосферного воздуха.
Профессор В.К.Церасский взял большое вогнутое зеркало диаметр, которого
был 1 м. Диаметр изображения Солнца в фокусе этого зеркала был равен 1 см.
Естественно, что температура в этом месте не может быть выше температуры
поверхности Солнца. Однако в этой точке плавились все самые тугоплавкие
вещества. И неудивительно, ведь температура солнечной поверхности -
фотосферы - 6000 градусов Цельсия.
Почему лёд голубой?
На первый взгляд механизм окраски льда такой же, как и тот, что
приводит к появлению голубого цвета неба. Но это не так. Когда луч света
проходит через толщу льда, в первую очередь поглощаются красные лучи, а на
наибольшую глубину проникают голубые. Из-за крупного размера кристаллов
льда и частиц снега все волны видимого спектра рассеиваются одинаково. Для
того, чтобы произошло поглощение красных лучей, необходим достаточно
толстый слой чистого льда. Если в толще льда порыть глубокий колодец, то
можно увидеть, как цвет его стен меняется вниз от желтоватого, затем зеленого
разных оттенков до ярко-голубого. Дальше с глубиной голубой тоже
22
полностью исчезает - полностью поглощается.
Это хорошо видно на ледовых образованиях арктических морей. Лед-
первогодок имеет белый цвет из-за множества воздушных пузырьков в его
массе. Эти пузырьки рассеивают входящий свет, часть его отражается в
направлении к наблюдателю. Такой лед имеет низкую прочность, как
вследствие воздушных пузырьков, так и из-за того, что в ледовой массе
образуются капли вымерзающего рассола. Они постепенно стекают книзу. Но
эти каверны также снижают прочность льда.
В летнее время льды подтаивают, зимой вновь намерзающие слои
сжимают вследствие термического сжатия оставшиеся пузырьки, поэтому свет
проходит на большую толщу. Красный свет поглощается по пути
проникновения, оставшаяся доля его поглощается, когда отраженный назад
свет проходит, поэтому же пути к наблюдателю. Старый лед многолетних
ледников в горах и лед айсбергов имеет голубой цвет, обеднен пузырьками и
имеет повышенную прочность.
23
Оптические головоломки
Существует много специально выдуманных оптических
головоломок, создающих потрясающие эффекты!
ИЛЛЮЗИИ – ПЕРЕВЕРТЫШИ
Кого ты видишь?
? или ?
Фокусник или ...?
24
Студент или ... ?
Старик или ... ?
Мужчина или ... ?
25
Медсестра или ... ?
Здесь вы должны справиться и без подсказки, перед вами картинка с
названием «Медсестра и старуха».
Лошадь или ... ?
Что вы видите на картинках?
Правильно, слева лошадь, а справа- лягушка. Попробуйте теперь
мысленно развернуть лягушка на 90 градусов. Оказывается, что это та же
лошадь?
Ворона или ... ?
Кого вы видите: огромную ворону или рыбака в лодке?
26
Иллюзия Клинтона и Моники.Что Вы здесь видите? Женское лицо или
мужчину, играющего на саксофоне?
Злой фокусник и заяц?
Солдат или ... ?
27
А кого вы узнаете здесь?
ИЛЛЮЗИИ ВОСПРИЯТИЯ РАЗМЕРА
Реальные размеры фигур, предметов очень часто зависят от фона, на
котором они изображены. Ниже приведены классические примеры, когда
глаз воспринимает объекты с искажением размеров.
1.В любом положении рисунка верхняя горизонтальная линия кажется
длиннее. За счет чего?
2. А ведь горизонтальные отрезки имеют одинаковую длину!
28
3. Круги в серединах цветков одинаковы по размерам!
4. Как рисунок ткани искажает кажущиеся размеры человека! Какая
женщина полнее?
5. В целом весь рисунок имеет форму квадрата, хотя на глаз по высоте он
кажется больше.
29
6. Красные линии на рисунке одной длины!
ИЛЛЮЗИЯ ВОСПРИЯТИЯ ГЛУБИНЫ И ОБЪЕМА
Мы привыкли, что объем предмета легко передать на бумаге с
помощью света и тени. Однако и некоторые контурные рисунки , причем
очень неожиданным образом ,создают нам впечатление объемности
изображения , его глубины.
А во многих случаях возникает рисунок - загадка!
1. Какая часть кольца находится сзади, а какая - спереди?
2. Сколько кубиков ты насчитаешь?
3.Какой конец цилиндра дальше от тебя?
30
4.Что здесь изображено: маленький кусочек сыра или целая "головка "
сыра без маленького кусочка?
5. Заметил воронку?
6.Какой объем за счет перехода цветов и игры света и тени!
7.Вот так шахматы!
31
ИЛЛЮЗИИ ВОСПРИЯТИЯ ЦВЕТА
1. Красные полосы в верхнем ряду на двух рисунках одного цвета; в
нижнем ряду на рисунках зеленые полосы тоже одного цвета!
2. Цвет вершин ромбов одинаков!
3. Кружки на пересечениях меняют цвет: то белый, то черный.
32
4. Все кольцо одного цвета!
РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ
Глядя на летящие облака, мы пытаемся увидеть в них
всевозможные фигуры. Это еще одна из разновидностей оптических
иллюзий. На рисунках и картинах художников также возможно увидеть
неожиданные образы, созданные рукой автора иногда непроизвольно, а
иногда и преднамеренно.
Легче угадать, уже имея подсказку.
Найди хищника!
33
ИЛЛЮЗИИ ФИГУРЫ И ФОНА
Что считать фоном или изображенным предметом? В зависимости
от ответа вы увидите изображение.
1. Ваза или два лица?
2. Кошки или птицы?
3. Медведь или морж?
34
ИЛЛЮЗИЯ ЗРИТЕЛЬНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
1. Вертикальные линии параллельны!
2. Иллюзия Томсона - кружки лежат на горизонтальной прямой!
3. Это не спираль, а концентрические окружности!
4. Маленькие квадраты лежат на параллельных прямых!
35
ИЛЛЮЗИИ НЕВОЗМОЖНОГО
1. Рисующие руки - эти руки рисуют сами себя!
2. Обратите внимание на пальцы рук!
3. А сколько ног у слона?
4. Невозможное расположение карандашей.
36
ЗРИТЕЛЬНЫЕ ИЛЛЮЗИИ
Что же такое зрительные иллюзии? Заглянем в словарь:
зрительные иллюзии (оптические иллюзии, обманы зрения) -
систематические ошибки зрительного восприятия, а также различные
искусственно создаваемые зрительные эффекты и виртуальные образы,
основанные на использовании особенностей зрительных механизмов.
Ошибки возникают в оценке и сравнении между собой длин отрезков,
величин углов, расстояний между предметами, в восприятии формы
предметов.
Эти явления можно классифицировать. Знание законов зрительных
иллюзий используется практически, например, в моде. Одна одежда полнит,
а другая делает фигуру более стройной все это напрямую связано со
зрительными иллюзиями.
Мы знаем, что иллюзия это нечто кажущееся, обман чувств,
ошибочное восприятие предметов, явлений. А что такое зрительная иллюзия?
Посмотрите вначале на несколько картинок.
1.Присмотритесь внимательно и увидите, что картинка дышит.
37
2.Скажите, красные, горизонтальные линии на рисунке параллельны?
3.Вы ощущаете волнообразное колыхание рисунка?
Посмотрите внимательно на картинку.
Что здесь видно? Исследования показали, что
маленькие дети не могут различить эту пару, т. к.
у них в памяти не заложена ещё эта ассоциация.
Дети видят девять дельфинов. Это тест на
испорченность воображения.
38
Посмотрим только на крест. Через какое- то время бегущий кружок
будет зелёным. Если и дальше смотреть на крест, то вскоре все лиловые
кружки исчезнуть, останется только бегущий зелёный… Который на самом
деле лиловый!
Смотрим только на точку. Подвигаем при этом головой вперёд- назад…
39
Заключение
Что такое оптическая иллюзия?
Для детей и взрослых самые интересные вопросы. Самый простой
способ описать оптическую иллюзию — это фокус, который наши глаза
проделывают с нами. Нам кажется, что мы видим то, чего нет на самом деле.
Или мы можем видеть один и тот же предмет двумя совершенно разными
способами.
При плохом зрении у человека всегда возникают те или иные
зрительные иллюзии. Всяческие зрительные обманы бывают и у людей с
хорошим зрением, но если у них такие иллюзии являются признаком
расслабления, то иллюзии плохого зрения - это, напротив, свидетельство
напряжения. Разные люди с нарушенным зрением могут видеть больше или
меньше таких иллюзий: за возникновение нарушений рефракции и за
появление иллюзий отвечают разные виды напряжения.
Иллюзии плохого зрения могут относиться к цвету, форме, размеру и
положению в пространстве рассматриваемых объектов. Бывает, что человек
"видит" то, чего нет на самом деле; возможны и другие, необычные и
интересные явления.
К иллюзиям нормального зрения можно отнести и кажущиеся
движения рассматриваемых объектов, возникающие в результате
перемещения взгляда (это явление было подробно описано в предыдущей
главе), и феномен восприятия объектов в правильном положении, который,
пожалуй, является наиболее интересной из всех возможных иллюзий. Вне
зависимости от положения головы и вопреки тому, что на сетчатке
изображение может получиться перевернутым, мы всегда видим
окружающие нас предметы в правильном положении.
40
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: