Иллюзия зрения с точки зрения физики

Происхождение оптических иллюзий 5

Виды оптических иллюзий 7

Преломление света 9

Физиологическое двоение 9

Бинокулярное зрение 9

Иллюзии в природе. 9

Опыт №1. Можно ли в домашних условиях наблюдать мираж в воздухе? 11

Опыт №2. Почему темная баночка кажется белой? 11

Опыт №3. Почему на дороге внезапно образовалась «лужа»? 11

Опыт №4. Почему возникает иллюзия, при которой черные участки кажутся нашему глазу меньше, нежели белые такой же величины? 12

Опыт №5. Почему стрелки, нарисованные на бумаге, вдруг изменили свое направление? 12

Опыт №6. Почему невидимая монета становится видимой? 13

Опыт №7. Иллюзия сломанного карандаша. Можно ли сломать карандаш, просто опустив его в стакан с водой? 13

Опыт №8. Можно ли увидеть дополнительный палец? 13

Опыт №9. Можно ли в домашних условиях добиться стереоэффекта? 14

Опыт №10. Иллюзия «дыра» в ладони. 14

Опыт №11. Может ли карандаш двоиться? 15

Опыт №12. Можно ли создать иллюзии при движении объекта в домашних условиях? 15

Опыт №13. Сможем ли мы при фотографировании получить иллюзию? 15

Опыт №14. Может ли куб летать в воздухе? 16

Список использованной литературы 17

«Посредством глаза, но не глазом

Смотреть на мир умеет разум»

Уильям Блейк (1757-1827)

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с иллюзиями и порой не расцениваем их как иллюзии. Их роль всегда была высока, в древности их использовали шаманы, картины всемирно известного Леонардо да Винчи полны скрытых оптических иллюзий. Пизанская башня «падает» визуально только на 10 % по причинам, связанным со строительством, 90 % из них — это оптический обман. Иллюзии применяются в искусстве, архитектуре, кинематографии, в военном деле, в рекламе.

Мне стало интересно, что такое иллюзия, какие виды иллюзий существуют, как они появляются, как оптические иллюзии влияют на мозг человека? Вообще, можно ли доверять тому, что мы видим? Всё ли мы видим? И, конечно, самому провести исследование, показывающее ограниченность способности наших глаз, а также попробовать создать свою иллюзию.

Цель исследования: изучение иллюзий, выяснение причин их появления, наблюдение иллюзий, создание собственной иллюзии.

• Изучить теоретический материал по данной теме;

• Выяснить, что такое иллюзия, как она возникает, какие виды иллюзий существуют, как оптические иллюзии влияют на мозг человек;

• Продемонстрировать примеры иллюзий, сделать интересные оптические иллюзии своими руками в домашних условиях;

• Изучить понятие миража как одного из оптических явлений;

• Объяснить возникновение иллюзий с точки зрения геометрии, физики и биологии.

Гипотеза: оптические иллюзии можно объяснить с помощью законов математики, физики и биологии.

Объект исследования: иллюзии.

Предмет исследования: изучение причин возникновения иллюзий.

Актуальность: знание истинных причин возникновения иллюзий позволяет объяснить обманы зрения.

Методы исследования: изучение научной литературы, анализ, сравнение, доказательство.

Основная часть работы.

Что такое «Иллюзия»?

Оптические иллюзии сопровождают нас в течение всей жизни. Поэтому знание основных их видов, причин и возможных последствий необходимо каждому человеку. Слово «иллюзия» происходит от латинского слова «illusio» -заблуждение, обман. Иллюзии — это искаженное, неадекватное отражение свойств воспринимаемого объекта. Оптическая иллюзия (зрительная иллюзия) – ошибка в зрительном восприятии, искажение пространственных соотношений признаков воспринимаемых объектов, ошибка в оценке и сравнении между собой длин отрезков, величин углов, расстояний между предметами, в восприятии формы предметов, совершаемые наблюдателем при определенных условиях. [2]

Происхождение оптических иллюзий

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв в определенные области головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют нашу зрительную систему.

В связи с этим выделяются три 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 приводит к ошибочному восприятию;

3. мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз.

Часто оптические иллюзии возникают из-за специфической работы глаза и ошибочного преобразования сигнала мозгом. Причины некоторых иллюзий установлены, но большинство из них не имеет научного объяснения, и по сей день.

Иррадиация объясняется тем, что каждая точка предмета даёт на сетчатке нашего глаза не точку, а маленький кружок. Поэтому светлая поверхность окаймляется на сетчатке глаза светлой полоской и увеличивается. Черные поверхности дают изображение в уменьшенном виде.

Это дефект зрения, связанный с нарушением формы хрусталика, роговицы или глаза, в результате чего человек теряет способность к чёткому видению. Например, если в течение длительного времени смотреть одним глазом на близком расстоянии на картинку, сосредоточившись на верхнем белом квадрате, то вскоре из поля зрения пропадёт нижняя белая полоска.

Виды оптических иллюзий

По происхождению оптические иллюзии делятся на три вида:

естественные, или созданные природой (например: мираж);

искусственные, или придуманные человеком (фокусы с левитацией);

смешанные, то есть естественные иллюзии, воссозданные человеком.

• иллюзии цвета и контраста;

• соотношение фигур и фона;

Явление миража объясняется физическим законом преломления и отражения лучей. Миражи принято делить на три класса. К первому классу относят нижние миражи – перевернутое изображение предметов. Воздух состоит из слоев, которые имеют разную температуру и плотность. Когда лучи переходят из одного слоя в другой, они начинают преломляться, а если разница температуры слоев большая, то лучи вообще начинают отражаться, при этом, создавая иллюзии, которые называют миражами. Так, например, в пустыне песок раскаляется под солнцем, нижний слой воздуха нагревается и начинает отражать предметы, как зеркало. Нижние миражи можно наблюдать также на раскаленной солнцем асфальтовой дороге. К миражам второго класса относят верхние миражи. Верхний мираж возникает, когда слои воздуха возле земли гораздо холоднее, чем верхние: изображение отрывается от земли и повисает в воздухе, иногда оно бывает перевернутым. Например: моряки часто видят корабли, повисшие в воздухе, и даже корабли, находящиеся далеко за горизонтом. Миражи третьего класса или фата-моргана – это таинственное явление, которое нельзя объяснить никакими законами физики. Одним из лучших мест в мире для наблюдения миражей является Аляска. Чем злее стужа на Аляске, тем четче и красивее возникают в небесах миражи.

Иррадиация — явление зрительного восприятия человеком трехмерных объектов и плоских фигур на контрастном фоне, при котором происходит оптический обман зрения, заключенный в том, что наблюдаемый предмет кажется иного размера, нежели его истинный размер.

Такая иллюзия возникает при наблюдении светлых фигур или объектов на черном фоне и наоборот. Подобная иллюзия возникает из-за несовершенства анализа человеческим головным мозгом информации, полученной от органов зрения.

Это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред. Луч света, проходя через пластину, смещается параллельно своему первоначальному направлению. При рассматривании предметов через плоскопараллельную пластину они будут казаться смещенными.

Субъективно не ощущаемое удвоение изображения на сетчатке объекта, находящегося ближе или дальше точки фиксации; обусловливает восприятие глубины пространства. [6]

Ощущение протяжённости пространства и рельефности, возникающие при наблюдении реальных объектов.

Способность одновременно чётко видеть изображение предмета обоими глазами; в этом случае человек видит одно изображение предмета, на который смотрит, то есть это зрение двумя глазами, с подсознательным соединением в зрительном анализаторе (коре головного мозга) изображений полученных каждым глазом в единый образ. Создаёт объёмность изображения. Бинокулярное зрение также называют стереоскопическим.

Иллюзии в природе.

Природный камуфляж позволяет животным оставаться незамеченными для многочисленных хищников.

Эта оптическая иллюзия наблюдается в минуты, когда солнечные лучи освещают стену дождя на части неба, «противоположной» солнцу. Солнечный свет, проходя сквозь капли воды, многократно отражается и преломляется в них, как в маленьких призмах, и лучи разного цвета выходят из капель под различными углами. Это явление называется дисперсией (т. е. разложением) света. В результате образуется яркая радуга.

Голубой цвет неба — это иллюзия. Солнечный свет рассеивается в атмосфере планеты всем спектром лучей. Но степень рассеивания обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени, то есть в видимом диапазоне она максимальна для фиолетовых, синих и голубых лучей. Глазу такая смесь кажется голубой. Ночью, в тени Земли, освещение солнечными лучами прекращается, и атмосфера становится прозрачной – мы видим не земное небо, мы видим черный космос.

Эта иллюзия вызвана столкновением заряженных частиц с атомами в верхних слоях атмосферы.

Также иллюзия применяют в военном деле, камуфляж. Чем меньше контраст, тем менее заметен объект. На основе иллюзии «Фигура и фон» делают камуфляжную одежду для военных и охотников.

Практическая часть.

При работе над данным проектом, проводя ниже приведенные опыты, я наблюдал различного рода иллюзии.

Мираж. Опыт №1.Можно ли в домашних условиях наблюдать мираж в воздухе? Необходимое оборудование: окно на кухне, новогодняя игрушка.

Для опыта полностью откроем окно на кухне. На улице мороз -20 градусов. Наблюдаем за предметами, стоящими рядом с окном. Они дрожат и изгибаются их формы. Круглая новогодняя игрушка становилась более вытянутой книзу.

Опыт №2. Почему темная баночка кажется белой? Необходимое оборудование: емкость с белым дном, баночка с темными стенками, водопроводная вода.

Для опыта возьмем баночку с темными стенками и поместим ее в емкость с белым дном. Емкость с белым дном заполним холодной водой. Наполним баночку с темными стенками кипящей водой. Стенки баночки стали белыми.

Вывод: В результате наблюдаем мираж. Снаружи банки получен градиент температуры.

Опыт №3. Почему на дороге внезапно образовалась «лужа»?Необходимое оборудование: велосипед.

Для опыта я поехал летом на велосипеде по нагретому солнцем асфальту. Впереди заблестело светлое пятно, похожее на лужу на дороге, в которой отражался солнечный свет. Дальше еще одна такая же «лужа». Я приближался к ней, а она отодвигалась от меня и пропадала.

Вывод: Я наблюдал маленький мираж – отражение в воздушном зеркале небольших участков неба. Создается полная иллюзия блестящей водной поверхности. Были благоприятные условия для возникновения нижних миражей.

Иррадиация.

Опыт №4. Почему возникает иллюзия, при которой черные участки кажутся нашему глазу меньше, нежели белые такой же величины?

Необходимое оборудование: лист бумаги, на котором на определенном расстоянии нарисованы одинаковые черные круги, два сверху и один снизу.

Для опыта необходимо посмотреть на лист бумаги и сказать, сколько черных кружков могло бы поместиться в свободном промежутке между нижним кружком и одним из верхних кружков. У меня получилось, что четыре кружка уместятся свободно. На самом деле в промежутке помещается ровно три кружка. Я взял циркуль и убедился в этом.

Вывод: Эта иллюзия объясняется иррадиацией. Каждая точка предмета даёт на сетчатке нашего глаза не точку, а маленький кружок. Поэтому светлая поверхность окаймляется на сетчатке глаза светлой полоской и увеличивается. Черные поверхности дают изображение в уменьшенном виде.

Преломление света

Опыт №5. Почему стрелки, нарисованные на бумаге, вдруг изменили свое направление?Необходимое оборудование: стакан, водопроводная вода, лист бумаги с нарисованными стрелками.

Для опыта возьмем стакан с водопроводной водой поставим его на стол. Возьмем лист бумаги с нарисованными стрелочками. Установим его и подвинем к нему стакан с водой. Смотрим сквозь стекло на стрелочки. Мы видим, что направление стрелок поменялось на противоположное.

Вывод: Это происходит потому, что свет проходит сквозь воздух, стекло, воду, снова через стекло, а затем обратно. Он преломляется. Стакан воды выступает как линза. Когда луч света проходит сквозь линзу, он искривляется в сторону центра. Точка, в которой лучи сходятся вместе, называется фокусом, но за его пределами изображение переворачивается, потому что лучи меняют направление.

Опыт №6. Почему невидимая монета становится видимой?

Необходимое оборудование: чайная чашка, водопроводная вода, монета.

Для опыта положим на дно чайной чашки монету и расположим глаз так, чтобы край чашки закрывал её. В чашку нальем воду. В результате монета станет видна.

Вывод: Это объясняется преломлением света при переходе луча из воздуха в воду.

Опыт №7. Иллюзия сломанного карандаша. Можно ли сломать карандаш, просто опустив его в стакан с водой?Необходимое оборудование: стакан, водопроводная вода, карандаш.

Для опыта возьмем карандаш и поместим его в стакан с водопроводной водой. В результате можно увидеть, что та часть карандаша, что находится под водой, слегка смещена относительно той части, что находится над водой.

Вывод: Лучи света, идущие от карандаша, имеют в воде другое направление, чем в воздухе, т. е. происходит преломление света на границе воздуха с водой. Когда свет переходит из одной среды в другую, на границе раздела происходит отражение части падающего на неё света. Остальная часть света проникает в новую среду. В результате возникает иллюзия разрыва карандаша.

Физиологическое двоение. Опыт №8.Можно ли увидеть дополнительный палец? Необходимое оборудование: указательные пальцы рук.

Для опыта я смотрел на удаленный предмет и держал в это время указательные пальцы, соединенными друг с другом, расположив их перед глазами. В результате я увидел между своими пальцами «дополнительный палец».

Вывод: Образ предмета удваивается потому, что его изображение попадает на участки сетчатки обоих глаз, не связанные между собой в нервной системе так, чтобы из двух изображений составлялся один образ.

Стереоэффект

Опыт №9. Можно ли в домашних условиях добиться стереоэффекта?

Необходимое оборудование: белая нить, белая пуговица, темное стекло от солнечных очков.

Для опыта возьмем пуговицу и закрепим ее на конце белой нити. Второй участник эксперимента, в моем случае мама, стала раскачивать нитку наподобие маятника. Я смотрел на пуговицу на расстояние 1 метра. Затем я поставил перед своим одним глазом темное стекло от солнечных очков и смотрел на маятник обоими глазами. В результате мне казалось, что маятник теперь качается не в одной плоскости, а как бы по кругу. Когда я приставить стекло к другому глазу, движение пуговицы стало совершаться в противоположном направлении.

Вывод: Это происходит потому, что светлое и темное изображения достигают мозга неодновременно (темное позднее), так что в любой данный момент времени происходит слияние различных изображений, поступающих в мозг от правого и левого глаза. Это вызывает появление эффекта глубины, подобного стереоэффекту.

Бинокулярное зрение. Опыт №10. Иллюзия «дыра» в ладони.Необходимое оборудование: свернутая их бумаги трубочка.

Для опыта я взял трубочку, свернутую из листа бумаги и посмотрел сквозь трубку правым глазом, а левую ладонь приставил вплотную к дальнему концу трубки. Левым глазом смотрел на ладонь. У меня создалось впечатление, что в моей левой ладони образовалась дырка.

Вывод: Видимая через отверстие трубки картинка, накладывается на изображение ладони в другом глазу. Мозг получает от каждого глаза разные картинки и объединяет изображения, поэтому я увидел дырку в левой ладони.

Опыт №11. Может ли карандаш двоиться?Необходимое оборудование: стакан, водопроводная вода, карандаш.

Для опыта я взял стакан с водой и поставил его на стол. За стаканом поставил карандаш на расстоянии 20 см. Я стал смотреть сквозь стекло и увидел два карандаша. Когда я закрыл левый глаз, то изображение карандаша справа исчезло. Когда я закрыл правый глаз, то исчезло изображение карандаша слева.

Вывод: Вода выполняет роль линзы. Поверхности воды имеет форму цилиндра, и каждый глаз смотрит сквозь эту поверхность немного под разным углом. Поэтому, когда оба глаза открыты, видны два изображения. При одном открытом глазе видно только одно изображение.

Иллюзии при движении объекта. Опыт №12. Можно ли создать иллюзии при движении объекта в домашних условиях? Необходимое оборудование: велосипед, проволока.

Для опыта я взял велосипед и обмотал один сектор колеса проволокой. При вращении колеса весь круг стал казаться окрашенным.

Вывод: Это можно объяснить способностью нашего глаза в течение долей секунды удерживать зрительное впечатление, хотя видимый предмет уже исчез из вида.

Оптические иллюзии в фотографии. Опыт №13.Сможем ли мы при фотографировании получить иллюзию? Необходимое оборудование: фотоаппарат.

Для опыта мы старались снимать фотоаппаратом, так, чтобы на фотографии получить иллюзию. Прибегали с разным хитростям. В результате получились фотографии с иллюзией хождения по воде и иллюзией «ракушка с часами» в руке.

Вывод: Необычные фотографии получаются на основе простого оптического обмана, когда близкие предметы отдаляются, а дальние – приближаются, большие объекты кажутся меньше, а маленькие больше.

Анаморфная иллюзия. Опыт №14. Может ли куб летать в воздухе?

Необходимое оборудование: нарисованный определенным образом на бумаге куб.

Для опыта я нарисовал определенным образом куб. Стал рассматривать это изображение с определенной точки зрения, переворачивал его на столе и снимал на видеокамеру. Получил иллюзию летающего в воздухе куба.

Вывод: Рисунок принимает правильный вид лишь под определенным углом зрения.

Заключение и выводы

В результате своей работы я могу сделать вывод, что иллюзия — это наука, в основе которой лежат обычные природные явления. Я определил, что существуют три основные причины возникновения оптических иллюзий:

Законы физики (преломление и отражение лучей).

Особенности строения глаза.

Оптические иллюзии – это обман нашего мозга, он не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз.

Изучая литературу по данной теме, я узнал, как можно самому создавать оптические иллюзии, проводить разные эксперименты. Эти знания помогут мне лучше понимать некоторые природные явления, устройства некоторых предметов.

Интересным завершением моей работы стал созданный сборник упражнений с оптическими иллюзиями для тренировки глаз и мозга.

Список использованной литературы

Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 13-е изд., стереотип. – М.: Дрофа,2010

Большая советская энциклопедия

Перельман Я.И. Занимательная физика. – М.: Наука, 1994

Грегг Дж. Опыты со зрением – М.: Мир, 1970

Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96

Городская научно-практическая конференция

школьников и учащейся молодежи

Научное общество учащихся «Открытие»

Выполнили: Грицай Дмитрий,

9 класс МОУ «Лицей № 166»

Пужульс Ирина Николаевна,

учитель физики высшей

МОУ «Лицей № 1656 »

Глава I . Объяснение оптических иллюзий с точки зрения

физики, биологии, психологии.

1.1. Зрительный процесс с точки зрения биологии. 5

1.2. Психология зрения. 5

1.3. Физическая оценка окружающего. 6

Глава II . Особенности человеческого воображения.

2.1. Воображение и реальность. 7

2.2. Невозможные фигуры — особенность воображения. 8

Глава III . Оптические иллюзии.

3.1. Оптические иллюзии — неотьемлемая часть человеческой жизни… 11

3.3. Классификация оптических иллюзий ……………………………..12-15

3.3.2. Иллюзия «продолжения-обрыва» …………………………………..13

3.3.3. Иллюзия искривления ……………………………………………….13

3.3.5. Внешнее давление на размеры предмета ………………………. 15

В настоящее время, несмотря на развитие науки и техники, человек продолжает пользоваться своими субъективными оценками по всем направлениям. Конечно, если это касается нематематических наук, то в этом нет ничего плохого, но когда речь идет об оценках, при ошибке в которых, может произойти непоправимое, то тогда следует забыть об интуиции и воспользоваться измерительными приборами. Это, безусловно, касается так называемой оценки «на глаз».

Выражение «обман зрения» очень распространено. К сожалению, наш глаз не точный прибор в мире, поэтому и ему свойственно ошибаться. Эти ошибки называют оптическими иллюзиями. Их известно очень большое количество и все они не однотипны, как и причины, их возникновения. Вот два жизненных случая:

В Калифорнии есть гора, о которой местные автомобилисты говорят, что она обладает магнитными свойствами. Дело в том, что на небольшом участке дороги длиной 60м у подножья этой горы наблюдаются необыкновенные явления. Участок этот идет наклонно. Если у автомобиля, едущего вниз по наклону, выключить мотор, то машина катится назад, т.е. вверх по наклону, как бы подчиняясь «магнитному притяжению» горы. Это поразительное свойство горы считалось установленным настольно достоверно, что в соответствующем месте дороги красуется даже доска с описанием феномена.

Нашлись, однако, люди, которым показалось сомнительным, чтобы гора могла притягивать автомобили. Для проверки произвели нивелировку этого участка дороги. Результат получился неожиданным: то, что все принимали за подъем, оказалось спуском с уклоном в 2 градуса. Такой уклон может заставить автомобиль катиться без мотора на очень хорошем шоссе.

Иллюзией зрения объясняются также рассказы путешественников о реках, вода в которых течет вверх по уклону. Привожу выписку об этом из книги одного физиолога, профессора Бернштейна «Внешние чувства»: «Во многих случаях мы склонны ошибаться при суждении о том, горизонтально ли данное направление, наклонено ли оно вверх или вниз. Идя, например, по слабо наклоненной дороге и видя на некотором расстоянии другую дорогу, встречающуюся с первой, мы представляем себе подъем второй дороги более крутым, чем на самом деле. С удивлением убеждаемся мы затем, что вторая дорога вовсе не так крута, как мы ожидали».

Это объясняется тем, что мы принимаем дорогу, по которой идем за основную плоскость, к которой относим наклон других направлений. Мы бессознательно отождествляем ее с горизонтальной плоскостью и тогда, естественно, представляем преувеличенным наклон другого пути.

Этому способствует то, что мышечное наше чувство совсем не улавливает при ходьбе наклонов в 2-3 градуса. На улицах Москвы, Киева и других холмистых городов часто приходится наблюдать иллюзию, о которой говорит ученый — физиолог. Еще любопытнее другой обман зрения, которому случается поддаваться в неровных местностях: ручей кажется нам текущим в гору!

При спуске по слабо наклонной дороге, идущей вдоль ручья, который имеет еще меньшее падение, т.е. течет почти горизонтально, нам кажется, что ручей течет вверх по уклону. В этом случае мы тоже считаем направление дороги горизонтальным, так как привыкли принимать ту плоскость, на которой стоим, за основу для суждения о наклоне других плоскостей.

Поэтому, чтобы люди допускали меньше ошибок, безоговорочно доверяя своим глазам, им необходимо учитывать некоторые особенности своего зрительного аппарата.

1. Объяснить природу возникновения оптических иллюзий.

2. Объяснить с точки зрения биологии, психологии и физики возможность их появления.

3. Классифицировать оптические иллюзии.

4. Показать применение особенностей нашего воображения на примере невозможных фигур.

1. Изучить литературу.

2. Освоить методику анализа и синтеза.

3. Выделить существенные признаки рассматриваемых иллюзий.

4. Сгруппироватьиллюзии содинаковыми существенными признаками.

5. Сделать выводы.

Была проведена классификация оптических иллюзий.

Глава I . Объяснение оптических иллюзий

с точки зрения физики, биологии, психологии.

1.1. Зрительный процесс с точки зрения биологии.

Глаз человека — сложнейший оптический прибор, с помощью которого человек воспринимает 90% окружающей нас жизни. Астроном и физик Иоган Кеплер в 19 веке 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 поэтому перевернутым видит мир новорожденный младенец. Но постепенно мозг начинает переворачивать изображение и привыкает к этому. Интересно, что, если человек будет долго продолжать носить очки, переворачивающие изображение, то мозг опять поставит его «на ноги». А вот линзу, подобную хрусталику глаза люди не создали и по сей день. Ведь он может, становясь, то более выпуклым, то менее «наводить резкость» на ближние и дальние предметы. Но, если этот механизм нарушается, то у человека появляется, либо дальнозоркость, либо близорукость, поэтому ему в таком случае приходится носить очки.

Дно, на которое попадает и формируется изображение в уменьшенном виде, передает изображение сетчатке, которая воспринимает его. Между хрусталиком и сетчаткой лежит прозрачное стекловидное тело, похожее на студень. Благодаря тому, что внутри сетчатки есть зрительный пурпур, выцветающий под действием света, мы можем его воспринимать. Сетчатка состоит из клеток, называемых палочками и колбочками. Благодаря палочкам мы воспринимаем черно-белое изображение. Колбочки различают цвет: одни — синий, другие — зеленый, третьи — красный. Все остальные цвета являются для человеческого глаза смешанными.

1.2. Психология зрения.

Вместе с тем известно, что изображение, попав нам в глаз и дойдя до сетчатки по специальным мозговым каналам, попадает в головной мозг, где и формируется. При этом импульсы зрительной системы ничем не отличаются от импульсов нервных клеток носа, кожи уха. Мозг воспринимает их сообщения зрительными образами только потому, что знает, откуда они пришли. Там человек и представляет изображение. Но почему мозг способен представить изображение. Этим вопросом с недавнего времени занимается психология.

Мозг человека, помимо восприятия, мышления, памяти и ряда других психических процессов имеет особенную форму психики, присущую исключительно людям — воображение.

Ни в чем другом, кроме воображения, не проявляется идеальный и загадочный характер психики. Можно предполагать, что именно воображение, желание понять и объяснить привлекло внимание к психическим явлениям в древности, поддерживало и продолжает его стимулировать в наши дни. Что же касается загадочности этого феномена, то она состоит в том, что до сих пор нам почти ничего ни известно о механизме воображения, в том числе о его анатомо-физиологической основе. Даже то, в каком отделе головного мозга локализовано воображение, науке не известно.

Благодаря воображению человек творит, разумно планирует свою деятельность и управляет ею. Почти вся человеческая материальная и духовная культура является продуктом воображения и творчества людей, а какое значение эта культура имеет для психического развития и совершенствования вида «гомосапиенс», мы все уже достаточно хорошо знаем. Воображение выводит человека за пределы его сиюминутного существования, напоминает ему о прошлом, открывая будущее. Обладая богатым воображением, человек может «жить» в разном времени, что не может позволить себе никакое другое живое существо в мире. Прошлое зафиксировано в образах памяти, произвольно воскрешаемых усилием воли, будущее представлено в мечтах и фантазиях.

Воображение во многом помогает человеку в тех случаях жизни, когда практические действия или не возможны, или затруднены, или просто нецелесообразны (бесполезны).

От восприятия воображение отличается тем, что его образы не всегда соответствуют реальности, в них есть элементы фантазии, вымысла. Если воображение рисует сознанию такие картины, которым ничего или мало чего соответствует в действительности, то оно носит название фантазии.

1.3. Физическая оценка окружающего.

Физика, в свою очередь, является точной наукой, поэтому, чтобы не вгрызаться в полемику — фантазия важнее и нужнее или реальность, скажем, что и реальность несет немаловажную роль. Человек видит все вокруг себя в уменьшенном размере, воспринимает только солнечные лучи. Из биологии известно, что глаз — орган неидеальной точности. На глаз влияют мышцы различной силы, у сетчатки глаза есть некоторая кривизна, оба глаза расположены горизонтально, в них есть слепые пятна, да и вообще: область бинокулярного зрения у человека мала и видит он только перед собой, в то время как муха со своими фасеточными глазами способна видеть и сзади и воспринимать более 300 изображений в секунду!

Поэтому доверие такому варианту субъективной оценки как «на глазок», особенно в физике, не оправданно. Следовательно, то, что есть на самом деле, мы воспринимаем с искажениями.

Глава II . Особенности человеческого воображения.

2.1. Воображение и реальность

Воображение может быть четырех основных видов: активное, пассивное, продуктивное и репродуктивное. Сталкиваясь с оптическими иллюзиями, люди без воли обманывают свой разум, чаще всего даже не замечая этого и, лишь прибегнув к помощи измерительных приборов, обнаруживают несоответствие. Некоторое время назад вы смогли убедиться в этом. Посмотрите на рисунок 1: на нем две перпендикулярные друг другу палочки, которые пересекаются.

Они равны, но кажется что вертикальная заметно длиннее горизонтальной. Когда наблюдателей просили нарисовать на самом деле равные палочки, то от реальных размеров результат отличался на 33%! Образы пассивного воображения возникают помимо воли и желания человека. Но никакая фантазия не способна изобрести нечто такое, что не было бы человеку известно, следовательно: человек сознательно будет изображать эти палочки с несоответствием в 33%, так как уверен в своей правоте и, даже узнав об ошибке, он и в дальнейшем будет ее совершать, ведь именно в таком виде они будут для него равными, к тому же это закоренелая привычка, избавиться от которой практически невозможно.

Как было написано выше, именно благодаря воображению человек способен творить. Но чаще всего, импульсом творческого процесса является активное (усилием воли), продуктивное (сознательное конструирование без воспроизведения созданного до…) и репродуктивное (копирование) типы воображения.

Гораздо реже таким толчком служит пассивное воображение. Хотя известно на примере поэзии, как автор непроизвольно сочиняет стихи, при этом стремится найти возможность записи новой рифмы, чтобы не потерять ее. Говорят: появилось вдохновение. Кроме того, творческий процесс, начинаясь, как правило, с волевого усилия, т.е. с акта воображения, постепенно настолько захватывает автора, что воображение становится спонтанным, и уже не он творит образы, а образы владеют и управляют художником, и он подчиняется их логике.

2.2. Невозможные фигуры — особенность воображения.

Поэтому появилась цель подробнее рассказать об особом виде иллюзий и рисунков: невозможные фигуры и объекты. Первую невозможную фигуру создал в 1934 году шведский художник Оскар Ройтерсверд, изобразив девять кубиков в особом порядке (рис.2).

Перу Ройтерсверда принадлежат сотни вариантов. Три из них, в том числе кубики, были воспроизведены на серии почтовых марок, выпущенных в Швеции в 1982 году.

Но, пожалуй, самая известная из невозможных фигур — это треугольник Пенроуза, (рис.3) опубликованный в 1958 году в «Британском психологическом журнале» Л. и Р. Пенроузами.

Они основывались на рисунке Ройтерсверда. Присмотревшись к треугольнику, мы видим, что все три угла этой рамы являются прямыми, хотя ясно, что этого быть не может. Здесь вступают в конфликт между собой усвоенные нами с детства правила изображения предметов на плоском листе бумаги.

Еще больше подливает масла в огонь конфликта между воображением и здравым смыслом — чертеж, показывающий, как можно сделать треугольник Пенроуза (рис.4).

Как вы видите для этого нужно всего то три деревянных кубика и три брусочка, соединенных палочками, как показано здесь или клеем — и готово!

Несмотря на всю простоту этого треугольника, можно нарисовать невозможную фигуру из меньшего количества элементов. Обратите внимание на этот пример из двух брусков (рис.5): справа они лежат друг на друге, а слева — рядом друг с другом.

Поняв принцип рисования простых невозможных фигур, можно рисовать и более сложные. Обратите внимание на эту трапецию (рис.6) — принцип ее рисования заключен в том, что углы её, если к ним приглядеться, на самом деле прямые, аналогично углам в невозможном треугольнике Пенроуза.

А этот кубик (рис.7) примечателен тем, что, если вспомнить из геометрии его определение — все грани равны между собой, это совсем не кубик, хотя три средние грани, образующие перевернутый значок «Мерседеса», равны, но остальные, видимые нам шесть граней, нет. Вот объяснение его невозможности.

Известны фигуры, в которых пропадает один элемент или промежуток между элементами. Они близки по принципу начертания к «полуторабрусковым» рисункам. Попытайтесь сосчитать количество брусков на этом рисунке 8.

Неверно предполагать, что «невозможность» — удел лишь геометрических фигур. Такими эффектами пользовались и продолжают пользоваться художники сюрреализма, футуризма и ряда других направлений в живописи.

Вот продукт воображения некоего художника (рис.9). Это невозможный камертон, от которого исходит вполне нормальная тень, от которой отходят вполне нормальные, звуковые волны.

Как известно, к телескопу часто прикрепляют меньшую телескопическую трубу, так называемый искатель, позволяющий более или менее точно навести основной телескоп на тот участок неба, который мы хотим рассмотреть. Тогда сколько дополнительных подзорных труб пристроено к этому телескопу (рис.10).

И, если вы их обнаружите, где, собственно, основная-то труба!?

Вилка Дьявола (рис. 11) была таковой названа одним из увидевших за «феномен» превращения из четырехугольника с двумя отходящими прямоугольными параллелепипедами в трехштырьковую вилку с цилиндрическими концами.

Но на самом деле принцип вилки Дьявола очень прост — элементарен. Как известно, у части прямоугольного четырехугольника сбоку видно лишь три грани, а у цилиндра при наблюдении сбоку — две линии завершения, следовательно — три плюс три и разделить на два — три цилиндрика.

По принципу «вилки Дьявола» нарисовано множество картинок на другие темы и сюжеты. К примеру, на этой картинке (рис.12) три человечка слева несут три трубы, а два справа им помогают нести два. бруска.

А на этой картинке (рис.13) использованы свойства тени и, конечно, эффект исчезновения элемента.

Глава III . Оптические иллюзии.

3.1. Оптические иллюзии — неотьемлемая часть человеческой жизни

Ряд очень важных особенностей человеческого зрения позволил нам создавать изображения на плоскости, а воспринимать в объеме. А ведь это обман зрения. Смешение цветов на холсте мы бы восприняли пятнами, и картина была бы для нас множеством клякс на бумаге. Поэтому, то, что мы видим на картине лишь иллюзия повседневности.

3.2. История открытий.

Впервые исследование в области оптических геометрических иллюзий было сделано физиком Оппелем. Затем было более 200 научных работ на эту тему, где все авторы пытались найти свое объяснение этой проблеме. Каждый ученый долго разыскивал свою теорию на этот счет, однако, видимо, никто так и не догадался, что эти иллюзии, скорее являются правилом, нежели исключением и что эти особенности зрения и восприятия накладывают свой отпечаток на всю нашу повседневную жизнь, а не только на отдельные картинки. С особенностями зрения были очень хорошо знакомы древние греки — расстояние между колоннами Парфенона были разными, а зрителями воспринимались как одинаковые — иллюзия. Но один архитектор, более близкий нашему времени спроектировал здание с очень высокой точностью, а когда его построили, то оказалось, что если наблюдать спереди, то линия крыши вогнута наружу, если сбоку, то — вовнутрь. Все расстояния были четко промерены, но неточности не нашлось — особенности человеческого зрения. Иллюзия. Как одну из задач этой научной работы мы попытались классифицировать наиболее известные оптикогеометрические иллюзии и объяснить возможность появления некоторых из них.

3.3. Классификация оптических иллюзий.

3.3.1. Иллюзия пересечения.

Вновь обратимся к картинке, на которой изображены горизонтальная и вертикальная линии (рис.1). Как было замечено — горизонтальная линия кажется гораздо короче вертикальной, если не прибегать к помощи измерительных инструментов. Одной из причин такой ошибки является пересекающая вертикальная линия. Причина нашей ошибки в том, что у человека есть бинокулярное зрение — серединка от общей картины, воспринимаемой глазами; по мере удаления от середины взгляда зрение перестает быть таким же четким, как в радиусе бинокулярного. Поэтому взгляд человека «приковывается» к пересекающей линии, а то, что левее и правее падает за радиус наиболее четкого зрения. Горизонталь поделена надвое, поэтому и кажется меньше, попадая в слабые фланги рисунка.

В результате получаются очень большие ошибки, но утешает одно — они возникают лишь тогда, когда экспериментатор довольствуется только оценкой на глаз, не прибегал к помощи масштабной линейки.

3.3.2. Иллюзия «продолжения-обрыва».

Рис.14

Иллюзия, которую вы сейчас наблюдаете (рис. 14) известна вот уже более ста лет. К концам двух равных по длине линий пририсованы стрелки, к одной — расходящиеся в разные стороны, к другой — сходящиеся навстречу друг другу. Правая линия кажется короче левой. Наиболее ярко такая иллюзия проявляется, если стрелки делят точно пополам, но нижняя кажется намного длиннее верхней. После того, как наблюдатель нарисовал «действительно равные» линии, то несоответствие с реальностью составило 33%. Все дело в том, что стрелки направления служат в одном случае как ложное удлинение, а в другом — укорачиванием. Стрелки, направленные навстречу друг другу, являются «продолжением» вертикальной линии, а стрелки, идущие в разных направлениях, наоборот — «ограничителями» длины.

3.3.3. Иллюзия искривления.

С искривлением прямых существует множество всевозможных иллюзий. На этой картинке (рис.15) из-за заднего плана создается впечатление, что эти линии вовсе не параллельные линии, а дуги.

Рис.15

В данном случае визуальное искривление связано в первую очередь с задним планом. Дело в том, что, если вы заметили, на первый план как бы выходят не две линии, а пятно с исходящими от него лучами. Пятно «приковывает» бинокулярное зрение, и две линии выходят за его пределы. У глаз есть еще одно очень интересное свойство: прямые линии под пестротой цветов становятся дугообразными. Обратите внимание на эту картинку: на ней через каждую вертикальную кривую изображена прямая, но под действием черных и белых зигзагов и чередованием кривых и прямых, кажется, что здесь-то прямого ничего нет.

Известно, что черные и белые цвета могут вызывать у человека множество иллюзий — так устроена сетчатка. Поэтому существует множество способов игры со слабостями зрения. На этой картинке (рис.16) создается впечатление искривленных горизонтальных линий потому, что смещены между собой черные и белые квадратики.

На самом деле горизонтальные линии параллельны.

Уже более века известно, что на сетчатке глаза возникает изображение, состоящее из светлых и темных областей, свет от ярко освещенных участков как бы перетекает на темные участки. Это называется иррадиацией. Наблюдать такое последствие контраста можно на этом рисунке 17.

На пересечении белых линий, между черными квадратами образуются так называемые вспышки серого цвета.

Темные предметы всегда кажутся меньшими светлых предметов того же размера. Если рассматривать одновременно черный круг и белую окружность одинаковых размеров на светлом фоне, то площадь окружности будет нам казаться на 20% больше площади круга.

В темной одежде люди кажутся тоньше, чем в светлой. Солнце на закате образует «выемку» в линии горизонта.

Иррадиация зависит только от несовершенства нашего зрительного аппарата.

3.3.5. Внешнее давление на размеры предмета.

У человеческого мозга есть одно потрясающее свойство сравнения. Так, говоря о величине слона, мы мысленно сравниваем его с другими объектами, и он кажется нам гигантским. Но мало кто из людей видел синего кита в полный размер. Но, если сравнивать синего кита со слоном, то слон покажется глазу величиной с собаку. Этим объясняется еще один тип зрительных иллюзий.

Посмотрите на эти кружки (рис.19). Вам ясно видно, что правый кружок заметно меньше левого, но на самом деле это не так.

Оба кружка по размеру одинаковы. И виною этой иллюзии является все то же сравнение. Левый объект окружают круги большего диаметра, чем левого и из-за этого создается впечатление, что правый кружок больше. В реальной жизни ребенку воспитатель в детском саду кажется гигантом, но дети растут и, когда ребенок станет такого же роста, как и воспитатель, он перестанет ему казаться таким.

У треугольника (рис.20) в этом параллелограмме стороны АВ и АС равны, хотя под действием внешних объектов создается впечатление, что АВ длиннее.

В этой работе были рассмотрены и изучены особенности зрительного аппарата, благодаря которым возникают оптические иллюзии, с точки зрения физики, биологии и психологии. Были найдены и прочитаны статьи на эту тему. В работе были сделаны попытки классифицировать на несколько основных типов оптические иллюзии. Было выяснено, что виною их возникновения являются не только особенности глаза, но и головного мозга. Поэтому эту проблему нельзя изучать однобоко, пользуясь лишь физикой.

Хочется напомнить еще раз: искажения зрения, о которых было написано выше, присуще каждому из нас. Поэтому ошибки, связанные с ними присущи как простым смертным, так и профессионалам-художникам, архитекторам и многим другим. Помните: наши глазомерные оценки геометрических величин находятся в непосредственной зависимости, как от физических параметров, так и от психологических особенностей.

Даже в самых серьезных научных работах и проектах можно допустить ошибку, которая может привести к ужасным последствиям, пользуясь даже в малой доле оценкой на глаз.

1. Аксенова М., Измайлова С. Энциклопедия для детей. Том Биология. М.,

«Аванта+» 1994. с.29.

2. Перельман Я.И. Занимательная механика. 1979, с.123.

3. Перельман Я.И. Занимательная физика. М. 1981, с.73.

4. Иванов П.С. Журнал «Наука и жизнь». М. 1989, № 4, с.116.

5. Трайтака Д.И. Биология. Справочные материалы. М., «Просвещение» 1994,

6. Рассел К., Картер Ф. Улучши свой интеллект. Минск, «Попурри» 1996, с.45.

Оптические иллюзии

Исторические сведения о возникновении феномена иллюзии. Классификация иллюзионных явлений. Рассмотрение оптического искусства с точки зрения физики и биологии. Применение оптико-геометрических иллюзий в архитектуре, дизайне, рекламе и в военной сфере.

Название: Оптические иллюзии
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Добавлен 14:35:22 13 июня 2011 Похожие работы
Просмотров: 10709 Комментариев: 13 Оценило: 20 человек Средний балл: 4.5 Оценка: 5 Скачать

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.01.2018
Размер файла	1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ассоциация «Оренбургский университетский (учебный) округ»

XV конкурс исследовательских работ учащейся молодежи и студентов Оренбуржья

на тему: «Оптические иллюзии»

Выполнила: ученица 8 «В» класса МОАУ

«Гимназия №2» г. Оренбург

Научный руководитель: учитель физики, магистрант ОГУ

Школьный учитель: учитель физики высшей категории

1. История
2. Классификация иллюзий
3. Оптические иллюзии с точки зрения физики
4. Оптические иллюзии с точки зрения биологии
5. Где иллюзии применяются?
Заключение
Список литературы
Приложение

Более 80 % информации об окружающей нас действительности мы получаем благодаря зрению. Каждый из нас с рождения уверен — мир таков, каким мы его видим, но иногда это привычное восприятие может сыграть с нами шутку. Иллюзии наглядный пример. Глаза и мозг человека легко ввести в заблуждение. Это говорит нам о том, что наш глаз не совершенен. Мы можем видеть вещи не такими, какими они являются на самом деле. Если не знать, что в чем-то есть подвох, можно принять истину за ложь.

Феномен иллюзии — объект изучения многих поколений ученых. За три века исследований и споров медики, психологи и физиологи так и не пришли к единому мнению, что есть иллюзия: игра воображения, сбой в системе восприятия или его побочный эффект. Меньшикова Г.Я. и ее коллеги в 2015 году написали работу, посвященную иллюзиям, и выявили их основные свойства [1)13].

Не существует ни одной зрительной иллюзии, которая была бы объяснена полностью, и более того ряд иллюзий не объяснен до сих пор.

Слово иллюзия (от лат. illusio — обманывать) означает искаженное восприятие реально существующего объекта или явления. Иллюзии могут возникать, как и у людей, болеющих психическими заболеваниями, так и у психически здоровых людей.

Результаты исследований показывают, что заблуждаться могут почти все органы чувств: зрение, слух, вкус и т.д.

Например: холодные предметы кажутся тяжелее, чем теплые той же массы; после соленого, сладкое кажется пресным. И все же подавляющее число искажений связано со зрением. Известно более 10 видов оптических иллюзий.

Обобщая все вышесказанное, можно сделать вывод, что тема данного реферата является актуальной в наше время.

История оптических иллюзий насчитывает не одну тысячу лет, ещё в 350 году до нашей эры Аристотель писал: «Нашим чувствам можно доверять, но их всё же легко обмануть». Великий мыслитель заметил, что если некоторое время смотреть на водопад, а затем перевести взгляд на неподвижный горный склон, может показаться, будто скалы движутся в направлении, противоположном потоку.

Первые упоминания о фокусниках дошли до нас из далекого XVII в. На жителей Германии и Голландии неизгладимое впечатление произвел «волшебник» Охес Вохес (это имя фокусник позаимствовал у таинственного мага-демона ил норвежских легенд). (Рис. №1)

В XIX-м веке началось активное изучение свойств восприятия и особенностей органов чувств человека. Именно тогда исследователями были разработаны оптические иллюзии, которые сейчас считаются классическими, в первую очередь — иллюзия Эббингауза. (Рис. №2)

Итальянский психолог Марио Понцо в начале XX-го века одним из первых среди учёных продемонстрировал миру, что на восприятие размеров предметов влияют не только смежные объекты, но и глубина фона. Итальянец разработал классическую иллюзию, которая сейчас носит его имя. Иллюзия Понцо выглядит очень просто — между двумя наклонными линиями расположены две одинаковые горизонтальные, при этом одна из них воспринимается, как более длинная.

В начале XXI-го века интерес к зрительным искажениям продолжает расти — появляются новые научные теории, с помощью которых учёные пытаются объяснить механизмы возникновения оптических иллюзий. Согласно одной из них, искажения происходят из-за того, что человеческий мозг постоянно «предсказывает» изображение, чтобы компенсировать задержку между самим событием и моментом его восприятия. Приведем пример, пока вы читаете эту статью, ваш мозг обрабатывает световые сигналы, отражающиеся от листа бумаги. На это требуется определённое время, поэтому вы в некотором роде видите не настоящее, а прошлое.

В наше время интерес к проблеме столь высок, что на протяжении вот уже десяти лет специалисты ежегодно проводят конкурс на лучшую оптическую иллюзию. В 2014-м году эту награду получила динамичная иллюзия Эббингауза, которая гораздо убедительнее обманывает зрение, чем классический статичный вариант.

Иллюзионизм. Иллюзионизм, называемый иногда «магия» — вид исполнительского искусства, который характеризуется использованием ловкости рук, трюков или специальной аппаратуры для создания иллюзии нарушения привычных физических свойств хорошо известных предметов. Название происходит от французского слова «illusionner» — «вводить в заблуждение».

Искусство иллюзии восходит к древности, когда приёмы и техника манипуляции сознанием людей стали использоваться не только для управления ими (шаманы, жрецы и вожди), но и для развлечения (факиры).

В средние века на ярмарках появились профессиональные артисты — кукольники, фокусники, применяющие различные механизмы, карточные фокусники (шулеры).

Во второй половине XVIII века приобрёл широкую популярность «Турок» Вольфганга фон Кемпелена, основанный на «иллюзионе» — публике было неизвестно, что в этом шахматном автомате был спрятан сильный шахматист. В конце XIX века стал знаменитым Гарри Гудини, создавший идеи многих иллюзионных аппаратов.

В XX веке иллюзионисты работают в цирке, на эстраде, производится обучение искусству иллюзионизма. Артисты создают шоу, построенное на сложных физических эффектах, используют электромагниты, СВЧ-излучение и т. д.

Сюрпризы мозгу преподносят не только сходящиеся линии, но и параллельные вертикальные или горизонтальные. В конце XIX-го века немецкий физик и физиолог Герман фон Гельмгольц показал, что расчерченный горизонтальными линиями квадрат выглядит шире и ниже, чем точно такой же, но составленный из вертикальных линий. (Рис. №3)

В русском языке слово известно с середины XIX в., однако исследователи не сходятся во мнении относительно того, из какого именно языка оно попало в русский. Некоторые в качестве посредника называют польский (iluzja), другие — французский (illusion).

· обман чувств, нечто кажущееся, то есть искажённое восприятие реально существующего объекта, допускающее неоднозначную интерпретацию;

· в переносном смысле, как нечто несбыточное, мечта.

2. Классификация иллюзий

Физиологические иллюзии — связаны с особенностями периферических или центральных звеньев органов чувств человека.

Например, если несколько раз поднять одновременно обеими руками пару различных по массе предметов, а затем другую пару предметов одинаковой массы, то предмет, оказавшийся в руке, в которой до того был более легкий, покажется более тяжелым, чем предмет, находящийся в другой руке. иллюзия оптическая классификация применение

Проявлениями тактильных нарушений являются расстройства способности выявления внутренних источников раздражения, ощущений температуры, боли, давления, влажности, ошибочность различения внешних признаков знакомых предметов и объектов, иллюзорные ощущения и осязательные (тактильные) галлюцинации, мнимое восприятие схемы тела.

Какосмией специалисты называют очень редко встречающиеся обонятельные иллюзии, заключающиеся в том, что восприятие играет с человеком в «интересные» игры — меняет запахи, и, как правило, в отрицательную сторону. То есть, знакомые и приятные запахи, иллюзорно принимают резко отвратительный характер (в более широком смысле, слово какосмия означает любой неприятный запах).

Возникновение аффективных иллюзий возможно в ситуациях аффекта или необычного для человека эмоционального состояния — при сильном страхе, чрезмерном желании, как правило, недосягаемом, напряжённом ожидании, подавленном и тревожном состоянии. Аффективные иллюзии возникают особенно часто в период болезненных изменений эмоционального состояния.

Возникают в результате искажённого восприятия реальных разговоров окружающих людей. Возникновение вербальных иллюзий (от лат. verbalis — устный, словесный) основано на реально происходящих вокруг человека разговорах, звучании речи, а действующие на больного человека звуковые раздражители воспринимаются им совершенно в другом виде, как правило, в угрожающих тонах.

4. Иллюзии восприятия времени.

Бывает множество ситуаций, когда наше восприятие времени искажается. Время может замедляться, ускоряться, останавливаться, а то и вовсе идти «задом наперед». Вот только некоторые распространенные иллюзии.

Каппа-эффект- когда восприятие времени искажается расстоянием. Например, если несколько фонариков расположить на разном расстоянии друг от друга и включать через одинаковые промежутки времени, то вам будет казаться, что фонарики, которые ближе друг к другу, включаются «быстрее», чем те, между которыми расстояние больше.

Хроностазис — ощущение застывшего времени. Это случается, когда ваш мозг сталкивается с принципиально новым явлением или задачей и на секунду как бы «столбенеет».

«Эффект диковинки» — иллюзия замедления времени, когда на фоне привычных и знакомых вещей вы вдруг видите или слышите что-то необычное. В этих случаях ваш мозг обрабатывает новую информацию чуть дольше, и в итоге вам кажется, что время замедлилось. Например, прыжок с парашютом или на «тарзанке» покажется вам более затяжным, чем на самом деле.

Кстати, «эффект диковинки» отчасти объясняет, почему с возрастом время летит все быстрее и быстрее. Чем старше мы становимся, тем больше вещей нам знакомо и тем сложнее нас удивить. Вы не замечали, что самые первые дни отпуска, пока все еще в новинку, по ощущениям длятся дольше, чем его оставшаяся часть?

· Иллюзия восприятия цвета. Искаженное зрительное восприятие формы, величины, цвета, пространственного расположения, состояния покоя или движения реально существующего предмета.

Различают аутометаморфопсии (ощущения изменения величины, формы частей собственного тела) и экзометаморфопсии (нарушения восприятия окружающих предметов); данный вид расстройств восприятия может наблюдаться не только у психически больных, но и у психически здоровых людей с патологией органа зрения.

Иллюзия Морон-Бур-Росса. В каждом прямоугольнике правая часть (в треугольнике) кажется темнее, чем левая, хотя на самом деле, яркость одинаковая. (Рис. №4)

Иллюзия Эббингауза. Один и тот же предмет воспринимается как более крупный среди маленьких фоновых предметов и менее крупный среди больших фоновых предметов. (Рис. №5)

6. Иллюзии осознаваемости. Ощущение, что рядом якобы кто-то находится; этот вид иллюзий выделен К. Ясперсом; по мнению автора, данный вид иллюзий является признаком формирования галлюцинаций и бреда.

Связаны с действующими в мире объективными законами физики (например, оптическая иллюзия: чайная ложка, погруженная в стакан с водой, воспринимается как надломленная).

Оптические иллюзии — ошибки в зрительном восприятии, вызванные неточностью или неадекватностью процессов не осознаваемой коррекции зрительного образа. Например, если рассматривать какой-либо объект через псевдоскоп, то, вследствие создаваемой прибором различия взаимного положения точек, отображаемых на сетчатках левого и правого глаза, человек получает возможность наблюдать эффекты обратной перспективы.

Звуковые иллюзии, например, тон Шепарда. Тон Шепарда, названный так по фамилии его создателя Роджера Шепарда, — это звук, образуемый наложением синусоидальных волн, частоты которых кратны друг другу (звуки расположены по октавам). Повышающийся или понижающийся тон Шепарда называется звукорядом Шепарда.

3. Оптические иллюзии с точки зрения физики

Оптическое искусство — искусство зрительных иллюзий, опирающееся на особенности визуального восприятия плоских и пространственных фигур. Оптическая иллюзия изначально присутствует в нашем зрительном восприятии: изображение существует не только на холсте, но в действительности и в глазах, и в мозге зрителя.

Оптические иллюзии помогают обнаружить некоторые закономерности зрительного восприятия, поэтому им уделяли пристальное внимание психологи. Сконструированные ими визуальные тесты имели экспериментальный характер. При восприятии реальных объектов иллюзии возникают редко. Поэтому, чтобы выявить скрытые механизмы человеческой перцепции, необходимо было поставить глаз в необычные условия, заставить его решать нетиповые задачи. Опытные графические образцы, созданные, например, школой гештальтпсихологии, привели к формулированию некоторых правил, по которым протекает процесс зрительного восприятия.

Изобретение магнитно-резонансной томографии стало настоящим подарком для исследователей оптических иллюзий — наука наконец-то смогла хотя бы в общих чертах понять, что происходит в мозге человека при их восприятии. Так, изучая мозговую деятельность человека, глядящего на куб Неккера, учёные сделали вывод, что мозг неоднозначно воспринимает глубину изображения. Нейроны будто «спорят» между собой, какую картинку следует считать «истинной», в результате наблюдатель видит куб то в одном положении, то в другом.

Одна из самых известных оптико-геометрических иллюзий — иллюзия Мюллера-Лайера. Посмотрев на этот рисунок, большинство наблюдателей скажет, что левый отрезок со стрелочками наружу длиннее правого со стрелочками, направленными внутрь. Впечатление настолько сильное, что, согласно экспериментальным данным, испытуемые утверждают, что длина левого отрезка на 25-30 % превышает длину правого. (Рис. №6)

Еще один пример оптико-геометрических иллюзий — иллюзия Понцо — также иллюстрирует искажения восприятия размера. Понцо нарисовал два одинаковых отрезка на фоне двух сходящихся линий, наподобие уходящего вдаль железнодорожного полотна. Верхний отрезок кажется крупнее, поскольку мозг интерпретирует сходящиеся линии как перспективу (как две параллельные линии, сходящиеся на расстоянии). Поэтому мы думаем, что верхний отрезок расположен дальше, и полагаем, что его размер больше. Кроме сходящихся линий силу эффекту добавляет уменьшающееся расстояние между промежуточными горизонтальными отрезками. (Рис. №7)

Анализ предложенного объяснения оптико-геометрических иллюзий показывает, что, во-первых, все параметры зрительного образа взаимосвязаны, благодаря чему и возникает целостное восприятие, воссоздается адекватная картина внешнего мира. Во-вторых, на восприятие влияют сформированные повседневным опытом стереотипы, например, представления о том, что мир трехмерен, начинающие работать, как только в картинку вносятся признаки, указывающие на перспективу.

Примером того, как можно разрушить целостный образ объекта, служат так называемые «невозможные», противоречивые фигуры, картины с нарушенной перспективой.

«Невозможная» лестница Пенроуза и ее интерпретация в литографии Маурица Корнелиуса Эшера «Восхождение и спуск» хорошо это иллюстрирует. Посмотрите на рисунок 5 и ответьте на вопрос: движется ли человек вверх? Каждый отдельный пролет лестницы говорит нам о том, что он поднимается вверх, однако, пройдя четыре пролета, он оказывается в том же месте, с которого начал свой путь. «Невозможная» лестница не воспринимается как единое целое, поскольку нет согласованности между отдельными ее фрагментами. Раз за разом мы следуем взором за ступеньками, ведущими вверх, пытаясь найти способ решения этой проблемы, и не находим его. (Рис. №8)

Ниже перечислены основные виды оптических иллюзий:

— Иллюзии восприятия цвета. (Рис. №9)

Иногда о насыщенности цвета объекта мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету других, окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом

— Искривляющие иллюзии (Рис. №10)

Чередование высококонтрастных четырехугольников создает иллюзию искривления линии, хотя, на самом деле, отрезок параллелен краям картинки.

— Восприятие глубины (Рис. №11)

Зрительная способность воспринимать недействительное в трёх измерениях, воспринимать расстояние до объекта.

— Восприятие размера (Рис. №12)

Иллюзии часто приводят к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. Оказывается, что можно ошибиться на 25 % и больше, если глазомерные оценки не проверить линейкой. Глазомерные оценки геометрических реальных величин очень сильно зависят от характера фона изображения. Это относится к длинам, площадям, радиусам кривизны. Можно показать также, что сказанное справедливо и в отношении углов, форм и так далее.

— Перевёртыши. (Рис. №13)

Перевёртыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта. Одной из таких иллюзий является «уткозаяц»: изображение может трактоваться и как изображение утки, и как изображение зайца. Уткозаяц. Изображение может трактоваться и как изображение утки, и как изображение зайца.

— Движущиеся иллюзии. (Рис. №14)

Одно и то же анимационное изображение может изображать вращающийся объект по часовой, против часовой или попеременно (совершать колебательные движения).

4. Оптические иллюзии с точки зрения биологии

Человеческий глаз действует подобно фотоаппарату. За прозрачной роговицей находится радужка — мышечное кольцо, управляющее количеством света, входящим в глаз через зрачок. Хрусталик фокусирует этот свет на сетчатке, выстилающей заднюю стенку глаза, меняя фокусное расстояние, которое должно быть разным для близких и удаленных объектов. Клетки сетчатки чувствительны к свету и посылают импульсы в мозг по зрительному нерву. (Рис. №15)

Сетчатка содержит миллионы чувствительных к свету клеток, имеющих форму палочек и колбочек. Палочки действуют при слабом освещении, но не различают цветов. Колбочки распознают цвета, но могут работать лишь при ярком свете. Поэтому люди не различают цветов в сумерках. У многих видов животных, включая кошек и собак, нет колбочек. Они видят мир черно-белым. (Рис. №16)

Разные виды животных выработали в процессе эволюции разные типы зрения. Насекомые способны видеть ультрафиолетовые лучи. Животные с двумя глазами способны к бинокулярному зрению. Глаза посылают в мозг несколько отличающиеся друг от друга картинки. Сравнивая информацию, мозг строит трехмерную картину, позволяющую животному оценить расстояния до предметов.

Близорукие люди не могут четко видеть удаленные предметы. Их роговица и хрусталик фокусируют световые лучи не на сетчатке, а перед ней. Из-за этого близорукие люди часто видят предметы не такими, какие они есть на самом деле. Чтобы исправить близорукость используют очки с вогнутыми линзами. Можно также удалить часть роговицы лазером и изменить тем самым фокусное расстояние глаза. Дальнозорким людям трудно сфокусировать взгляд на близких предметах. Их радужки и хрусталики недостаточно сильно отклоняют световые лучи, чтобы сфокусировать их на сетчатке. Для того чтобы скорректировать дальнозоркость. Применяют очки с выпуклыми линзами. (Рис. №17)

Оптические иллюзии возникают при ошибках в восприятии формы предметов, расстояний между ними, совершаемые наблюдателем при определенных условиях.

Когда мозг обрабатывает нервные импульсы от глаз, ему приходиться делать выводы об увиденном, чтобы построить осмысленные изображения на основе получаемой информации. Например, когда человек смотрит в зеркало, его мозг создает изображение лица, которое кажется находящимся позади зеркала. Оптические иллюзии возникают, когда мозг делает ошибочные выводы и потому строит ложные изображения.

Герман Гельмгольц первым понял, что человеческие глаза постоянно совершают быстрые согласованные движения, так называемые саккады. Чтобы понять о чём речь, закройте один глаз и слегка надавите пальцем на нижнее веко другого — «картинка», которую видит ваш мозг тут же придёт в движение. В обычной жизни мы не замечаем этих микроскопических «подёргиваний», потому что мозг давным-давно научился сглаживать изображение, но когда он сталкивается с непривычной ситуацией (механическое воздействие на глазное яблоко), саккады проявляют себя во всей красе.

По мнению Сюзанны, именно саккады играют ключевую роль в знаменитой иллюзии «Вращающиеся змеи», которую разработал японский психиатр Акиоши Китаока. В ходе экспериментов со «Змеями» Мартинес-Конде и её коллеги выяснили, что при взгляде на иллюзию активизируются те же нейроны, что и при взгляде из окна быстро движущегося поезда, когда кажется, что пейзаж «едет мимо», а не наоборот. При этом, если с помощью некоторых ухищрений заставить наблюдателя прекратить саккады, иллюзия исчезает.

Невролог объясняет это следующим образом: видимость движения во «Вращающихся змеях» создаётся за счёт большого количества оптической информации, поступающей в разные участки сетчатки глаз. Определённое сочетание световых сигналов обманывает мозг, заставляя его воспринимать статическое изображение, как динамичное. Саккады постоянно обновляют «картинку», не давая мозгу адаптироваться к ней, если же они приостанавливаются, через некоторое время уходит и иллюзия движения.

Если вы посмотрите некоторое время на оранжевое пятно и затем переведете взгляд на лист белой бумаги, вы увидите синее пятно на том самом месте поля зрения, где прежде было оранжевое.

Синий и оранжевый — это дополнительные цвета, т.е. оранжевый свет содержит все длины волн белого цвета, кроме синего. При разглядывании оранжевого пятна колбочки в соответствующем участке сетчатки постепенно привыкают к оранжевому свету.

Когда белый свет вновь падает на этот участок сетчатки, колбочки в нем стали более чувствительны к тем длинам волн, которых нет в оранжевом свете. От этого белый свет кажется синим.

При другой иллюзии ряд лампочек, зажигающихся одна за другой, создает впечатление одной зажженной лампочки, движущейся вдоль ряда. Этот эффект применяется для показа движущегося текста в рекламах и световых табло с бегущей строкой.

Как же глаз различает цвета?

Вот как объясняет это теория цветного зрения. Глаз содержит три вида нервных клеток, реагирующих соответственно на красный, зеленый и синий цвета. Таким образом, если все три вида нервных клеток получают одинаковое раздражение, мы видим белый. Если в глаз попадает в основном зеленый свет, клетки, отвечающие за зеленую часть спектра, возбуждаются больше, чем другие, и мы видим зеленый. Когда предмет желтый, стимулируются «зеленые» и «красные» клетки. Это связано также с тем, что каждый цвет в спектре имеет свою длину волны.

5. Где иллюзии применяются?

Иллюзии могут применяться как в архитектуре, так и в дизайне.

Темные цвета делают комнаты меньше, потолки ниже, а светлые цвета зрительно расширяют помещение, комната кажется просторнее, потолки выше.

Горизонтальные полосы зрительно растягивают здание, но одновременно и понижают его. Вертикальные полосы, наоборот, «сжимают» строение по горизонтали, зрительно увеличивая его по вертикали.

Широкое применение иллюзии нашли в рекламе. Социальная кампания против вырубки деревьев установила в городах столбы с надписью: «Ничто не может заменить деревья», которые отбрасывали тень, как настоящие пальмы. (Рис. №18)

По мере того, как вы проезжаете мимо этого рекламного щита, черное пятно исчезает, поскольку вынесено на отдельную плоскость. (Рис. №19)

Также они могут применяться в военной сфере. Например, для маскировки каких-либо объектов: военная техника, базы, снайперы и т.д.

Уличные художники охотно пользуются иллюзиями глубины для создания 3Д-изображений.

Для передачи иллюзии трехмерной действительности используются двухмерные рисунки (рисунки на плоской поверхности). Обычно обман состоит в изображении проекций твердых фигур, которые человек пытается представить, как трехмерные объекты в соответствии со своим личным опытом.

В иллюзии Пенроуза (невозможный треугольник) используется «ложная перспектива». «Ложная перспектива» используется также и при построении изометрических изображений. Иногда такая перспектива называется китайской. Такой способ рисования часто использовался в китайском изобразительном искусстве. При таком способе рисования глубина рисунка двусмысленна. Невозможный ящик не может быть сделан из древесины. И все же мы видим здесь фотографию невозможного ящика, сделанного из дерева. Это — обман. Одна из планок ящика, которая, как кажется, проходит позади другой, на самом деле является двумя отдельными планками с разрывом, одна ближе, а другая дальше чем пересекающая планка. Такая фигура видна только с единственной точки зрения. Если бы мы смотрели на реальную конструкцию, то при помощи нашего стереоскопического зрения мы бы увидели уловку, за счет которой фигура становится невозможной.

Заключение

Иллюзии существуют, но не стоит забывать, что 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 им 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 понимать некоторые природные явления, устройства некоторых предметов. Не стоит забывать, что оптические иллюзии сопровождают нас в течение всей жизни. Поэтому знание основных их видов, причин и возможных последствий необходимо каждому человеку.

Психологи и физиологи уверены, что иллюзии — это лакмусовая бумажка восприятия, яркое отражение процессов, непрерывно происходящих в мозге человека. Досконально изучив природу иллюзий, мы больше узнаем о самом человеке.

Иллюзия на самом деле это продукт нашего мозга. Ее не существует в реальном мире. Это только то, что формируется самим нашим мозгом и поэтому, изучая механизмы иллюзий, мы тем самым изучаем и механизмы восприятия, памяти, внимания и т.д.

Люди давно научились создавать и использовать зрительные парадоксы. Сегодня их можно встретить на каждом шагу: в кино, в живописи, в архитектуре и даже в складках одежды.

Пройдя с человеком длинный путь от фокусов до виртуальной реальности, иллюзии так и не раскрыли нам все свои тайны.

Иллюзии по сей день изучаются, и будут изучаться в будущем, так как нет ни одной научной теории, которая могла бы объяснить природу всех иллюзий.

Список литературы

1. «Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита» д-ра естеств. наук, профессора Чарльза Тейлора, лауреата премии им. Майкла Фарадея за вклад в популяризацию науки

2. «Справочник школьника нового типа» универсальное учебное пособие том 2

13. Меньшикова Г.Я. «Зрительные иллюзии: психологические механизмы и модели » Москва 2014

14. Я.И. Перельман «Большой подарок эрудиту»

Приложение

Рис. № 1. Голландский «волшебник» Охес Вохес

Рис. №2. Эббингауз

Рис. №3. Наглядное изображение горизонтальных и вертикальных линий Германа фон Гельмгольца

Рис. №4. Наглядное изображение иллюзии Морон-Бур-Росса

Рис. №6. Иллюзия Мюллера-Лайера

Рис. №7. Оптико-геометрическая иллюзия Понцо

Рис. №9. Иллюзия восприятия цвета

Рис. №10. Искривляющая иллюзия кафе «Wall»

Рис. №11. Наглядный пример иллюзий восприятия глубины

Рис. №12. Наглядный пример иллюзии восприятия размера

Рис. №13. Иллюзия перевёртыш «Уткозаяц»

Рис. №14. Движущаяся иллюзия «Абрикосовые косточки»

Рис. №15. Строение глаза

Рис. №16. Сетчатка глаза. Палочки и колбочки

Рис. №18. «Ничто не может заменить деревья»

Рис. №19. Реклама «Ariel»

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Иллюзии, основные причины их появления и возможные последствия. Зрительный аппарат человека. Причины, обусловливающие ту или иную иллюзию зрения. Виды оптических иллюзий по происхождению. Иллюзии в архитектуре, в рекламе, в цирке, в моде и в искусстве.

доклад [773,4 K], добавлен 19.03.2012

Исследование наиболее известных видов зрительных иллюзий и их природы, физическое обоснование. Экспериментальное изучение материалов о различных видах иллюзий зрительного восприятия, принципы и основные этапы их создания и апробации на практике.

презентация [5,0 M], добавлен 19.05.2014

Определение понятия «оптическая иллюзия» как впечатления о видимом предмете, несоответствующем действительности. Рассмотрение основных видов обмана зрения: анаморфозы (стерео-иллюзии), комната Эймса, перевертыши, искривляющие и движущиеся иллюзии.

реферат [1,5 M], добавлен 03.12.2014

Причины возникновения оптических иллюзий. Явление иррадиации. Иллюзия Мюллера-Лайера (перенесение свойств целой фигуры на ее отдельные части). Несуществующие фигуры. Эффект мерцания. Обратные изображения. Иллюзия глубины и движения. Следящие картины.

презентация [518,4 K], добавлен 29.01.2014

Локализация слухового восприятия по уровню интенсивности и временной разнице. Экспериментальное исследование выбора лучших параметров расположения динамиков для создания объемного звука или иллюзии источника звука при изменении угла и высоты между ними.

курсовая работа [36,1 K], добавлен 25.01.2012

Рассмотрение истории развития и предметов исследования нанотехнологии, биофизики (физические аспекты существования живой природы), космической биологии, астробиологии (иные формы жизни в космосе) и геофизики (строение Земли с точки зрения физики).

реферат [258,4 K], добавлен 30.03.2010

Форма и взаимное расположение фигур в пространстве, их свойства. Ошибки зрительного восприятия. Картины художника-одиночки Мориса Эшера. Понимание природы зрения и восприятия в целом, эффект иррадиации. Математическое начало в творчестве Мориса Эшера.

реферат [2,4 M], добавлен 18.01.2011

Теория диэлектрических волноводов. Анализ распространения волн в плоском оптическом волноводе с геометрической точки зрения и с точки зрения электромагнитной теории. Распределение электромагнитного поля и зависимость свойств волновода от его параметров.

курсовая работа [5,4 M], добавлен 07.05.2012

Принципы неклассической физики. Современные представления о материи, пространстве и времени. Основные идеи и принципы квантовой физики. Современные представления об элементарных частицах. Структура микромира. Фундаментальные физические взаимодействия.

реферат [52,2 K], добавлен 30.10.2007

Оптическое волокно, как среда передачи данных. Конструкция оптического волокна. Параметры оптических волокон: геометрические, оптические. Оптические волокна на основе фотонных кристаллов. Передача больших потоков информации на значительные расстояния.

реферат [182,9 K], добавлен 03.03.2004

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Источники:

http://www.bestreferat.ru/referat-255402.html
http://revolution.allbest.ru/physics/00896576_0.html