Попробуйте представить, что эволюция жизни на планете пошла другим путём и животные (в том числе и мы с вами) не смогли обзавестись таким чувством, как зрение. Не получается? Неудивительно - мы так привыкли полагаться на свои глаза, что даже не можем вообразить себе, каким бы был окружающий мир без оптической составляющей. При всей важности зрения, оно не так уж совершенно - скажем, некоторые сочетания сигналов способны «перехитрить» мозг (как известно, «видим» мы нейронами, а не глазами), заставив человека путаться в размерах предметов или угадывать «движение» в статическом изображении. Теперь, внимание! Сядьте поудобнее, «выключите» все чувства кроме зрения и сосредоточьтесь на экране - речь пойдёт об оптических иллюзиях .
Классические оптические иллюзии
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. Современные исследователи называют этот оптический феномен эффектом последействия движения или иллюзией водопада.
Когда мы наблюдаем за потоком воды, часть нейронов в нашем мозге адаптируется к однонаправленному перемещению световых сигналов, в результате, глядя после водопада на статический объект, мы некоторое время продолжаем «видеть» движение, только в обратном направлении.
Иллюзия восприятия относительных размеров
Иллюзия ЭббингаузаВ 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.
Даже если вы не слишком интересуетесь историей психологии, она вам наверняка знакома, взгляните на рисунок. Вы, конечно, понимаете, что размеры оранжевых кругов одинаковы, так как видели такие иллюзии тысячу раз, но глаза по-прежнему вам врут - на доли секунды возникает ощущение, они всё-таки разные. Мозг человека определяет размеры предметов и изображений, исходя из величины смежных объектов и неизбежно попадает в ловушку - на фоне крупных чёрных кругов оранжевый кажется меньшим, чем рядом с маленькими кружками.
Иллюзия восприятия глубины
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. Наклонные линии создают перспективу, мозг полагает, что верхняя горизонтальная линия расположена «дальше», чем нижняя и делает поправку на «расстояние» - за счёт этого и возникает любопытный эффект.
«Волшебные» линии Мюллера-Лайера
Другая хрестоматийная оптическая иллюзия, которой более ста лет - иллюзия Мюллера-Лайера. Её суть также достаточно проста - на рисунке изображены линии со стрелками на концах, большей кажется та, что обрамлена «хвостами» стрел.
Учёные до сих пор спорят о механизме возникновения иллюзии, в настоящее время наиболее популярна следующая трактовка. Три сходящиеся линии мозг интерпретирует в качестве части трёхмерного объекта, при этом линии, образующие «остриё» воспринимаются как более близкий объект (скажем, угол здания при взгляде снаружи). «Хвостовые» стрелки в свою очередь, создают иллюзию удалённого объекта («угол комнаты»). Как и в случае с иллюзией Понцо, мозг «компенсирует расстояние» до объекта, в результате чего линии видятся разными.
Загадка Гельмгольца
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.
Открытый Гельмгольцем феномен широко используется в производстве одежды, однако вопреки распространённому заблуждению, горизонтальные полоски на свитерах и платьях не «полнят», а строго наоборот - зрительно делают фигуру уже и выше. В модных глянцевых журнала часто встречаются советы вроде: «Носите одежду с вертикальными полосками, чтобы выглядеть стройнее», однако наука безжалостно это опровергает. Взгляните на иллюзию Гельмгольца и сами убедитесь в том, что эффект прямо противоположен.
Стоит отметить, что этот оптический обман изучен вдоль и поперёк, однако учёные пока не могут прийти к единому мнению о механизмах его возникновения.
Классические ранние иллюзии перевернули представления людей об окружающем мире - как оказалось, «верить своим глазам» можно далеко не всегда. Николас Уйэд, специалист по истории оптических иллюзий из университета Данди (Шотландия) уверен, что обманы зрения сыграли заметную роль в изучении свойств восприятия: «Создавая иллюзии, учёные осознали, что даже понимание механизма работы глаз не даёт целостного представления о природе зрения». Уэйд отмечает, что пионеры создания оптических иллюзий делали попытки объединить их одной общей теорией, однако они не увенчались успехом. Как позже обнаружилось, реакции человеческого мозга на оптические иллюзии гораздо сложнее и разнообразнее, чем виделось исследователям на рубеже XIX-го и XX-го столетий.
Иллюзии в XX-м веке
В «век войн и революций» человечество стало свидетелем множества прорывов в представлениях о природе оптических иллюзий. Достижения науки и техники дали специалистам возможность иначе взглянуть на проблему. Скажем, эксперименты Торстена Визеля и Дэвида Хьюбела доказали, что за восприятие различных зон зрительного поля отвечают разные нейроны - за это открытие исследователям в 1981-м году вручили Нобелевскую премию по медицине.
Чуть позже учёных за зрительные искажения взялись художники - в 1950-х годах появилось целое направление в искусстве, посвящённое оптическим иллюзиям, оно получило название оп-арт (от англ. optical art - «оптическое искусство»). Одним из основоположников оп-арта считается французский художник и скульптор Виктор Вазарели, его работы часто приводят в качестве ярких примеров оптических иллюзий.
Иллюзии нашего времени
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. Для примера - пока вы читаете эту статью, ваш мозг обрабатывает световые сигналы, поступающие от компьютерного монитора или экрана гаджета. На это требуется определённое время, поэтому вы в некотором роде видите не настоящее, а прошлое.
Нейробиолог Марк Чангизи полагает, что именно попытками мозга «предвидеть» картинку объясняются некоторые зрительные искажения.
Эксперименты Чангизи и его коллег из Калифорнийского технологического института показывают, что этой теории не противоречит ни одна из классических оптических иллюзий. В числе наиболее показательных примеров «предсказания» изображения мозгом Чангизи называет знаменитую иллюзию Геринга. Когда человек движется вперёд, видимые им объекты движутся по радиальным линиям, поэтому мозг склонен воспринимать подобные изображения как признак перемещения в пространстве. «Эти механизмы отлично работают в реальной жизни, но они же заставляют мозг ошибаться, когда человек видит радиальные линии и при этом остаётся на месте» - отмечает исследователь.
Куб Неккера и другие «капризы» мозга
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.
Схожим образом дело обстоит и с другой известной оптической иллюзией - так называемой сеткой Германа. Взгляните на изображение - боковым зрением вы «видите» серые точки на пересечении белых линий, но стоит сфокусировать взгляд на одной «серой точке», как она тут же «исчезает». Согласно одному из наиболее популярных среди учёных объяснений этого явления, среди нейронов идёт непрерывная «борьба» за обработку тёмных и светлых участков изображения, что и заставляет человека «замечать» мерцающие точки.
Новейшие представления об иллюзиях
Благодаря современным методам исследований человечество знает, что за восприятие оттенков цвета, форм предметов и их перемещения в пространстве отвечают разные участки мозга, но каким образом мы получаем целостное изображение, во многом остаётся загадкой. Энтузиасты разрабатывают всё новые и новые способы обмануть зрение, переосмысливая и дополняя классические иллюзии. Глядя на них, мы прилежно «позволяем» собственному мозгу ввести нас в заблуждение, а в итоге появляется больше вопросов, чем ответов.
В наше время интерес к проблеме столь высок, что на протяжении вот уже десяти лет специалисты ежегодно проводят конкурс на лучшую оптическую иллюзию. Скажем, в 2014-м году эту награду получила динамичная иллюзия Эббингауза, которая гораздо убедительнее обманывает зрение, чем классический статичный вариант. По словам невролога Сюзанны Мартинес-Конде, входящей в состав жюри конкурса, за счёт постоянного изменения размеров смежных объектов эффект новой иллюзии в несколько раз сильнее, чем у неподвижного изображения, предложенного Германом Эббингаузом.
Мартинес-Конде признаёт, что большая часть современных исследований оптических иллюзий основывается на работе, проделанной учёными XIX-го века. Скажем, 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.
1.Введение 1
2.Понятие оптической иллюзии 4
3.Виды иллюзий 5
4.История открытий 11
5.Заключение 12
6.Литература 13
ВВЕДЕНИЕ 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.
ПОНЯТИЕ ОПТИЧЕСКОЙ ИЛЛЮЗИИ
Оптической иллюзией называется несоответствующее действительности представление видимого явления или предмета вследствие 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:
естественные, или созданные природой (например, мираж);
искусственные, или придуманные человеком (например, фокус “левитация” или, как говорят в народе, “летающая дама”;
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.
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.
ВИДЫ ИЛЛЮЗИЙ
Иллюзии зрения
Оптические иллюзии, или Алгебра невозможного.
Известно, что наше зрение несовершенно и иногда мы видим не то, что существует в действительности. Но тот факт, что огромное большинство людей получают иногда одинаковые ошибочные зрительные впечатления, говорит об объективности нашего зрения и о том, что оно, дополняемое мышлением и практикой, дает нам относительно точные сведения о предметах внешнего мира. С другой стороны, тот факт, что разные люди в процессе зрительного восприятия обладают различной способностью ошибаться, иногда видят в предметах то, чего другие не замечают, говорит о субъективности наших зрительных ощущений и об их относительности.
Говоря в общем о причинах зрительных иллюзий (ошибок, обманов), следует, во-первых, указать, что иногда они появляются вследствие специально созданных, особых условий наблюдения, например: наблюдение одним глазом, наблюдение при неподвижных осях глаз, наблюдение через щель и т.п. Такие иллюзии исчезают при устранении необычных условий наблюдения.
Во-вторых, подавляющее большинство иллюзий зрения возникает не из-за оптического совершенства глаза, а из-за ложного суждения о видимом, поэтому можно считать, что обман здесь возникает при осмысливании зрительного образа. Такие иллюзии исчезают при изменении условий наблюдения, при выполнении простейших сравнительных измерений, при исключении некоторых факторов, мешающих правильному восприятию.
Наконец, известен ряд иллюзий, обусловленных и оптическим несовершенством глаза, некоторыми особыми свойствами различных анализаторов, участвующих в зрительном процессе (сетчатка, рефлексы нервов).
К иллюзиям зрения не относятся оптические фокусы и загадочные привидения, создаваемые при помощи зеркал, проекционных аппаратов и других технических устройств, а также интересные оптические явления, иногда наблюдаемые в природе (миражи, северные сияния). Появление последних обусловлено оптическими свойствами земной атмосферы. Во всех этих случаях наш глаз ошибается потому, что его умышленно обманывают или при помощи технических приспособлений, или за счет особого состояния Среды между глазом и объектом наблюдения. Также не являются иллюзиями восприятия обманы зрения, возникающие у некоторых людей в сумерках и темноте, когда недостаточное освещение затрудняет работу глаз и создает особое настроение и искажения ощущений в результате близорукости, дальнозоркости, дальтонизма и других дефектов зрительного аппарата, не характерных для большинства людей.
Иллюзии, связанные с особенностями строения глаза
Слепое пятно. Наличие слепого пятна на сетчатой оболочке глаза впервые открыл в 1668 г. известный французский физик Э.Мариотт. Дело в том, что сетчатая оболочка глаза в том месте, где в глаз входит зрительный нерв, не имеет светочувствительных окончаний нервных волокон. Поэтому изображения предметов, приходяшихся на это место сетчатки, не передаются в мозг и, следовательно, не воспринимаются. Слепое пятно, казалось бы, должно мешать нам видеть весь предмет, но в обычных условиях мы этого не замечаем. Во-первых, потому что изображения предметов, приходящиеся на слепое пятно в одном глазу, в другом проектируются не на слепое пятно; во-вторых, потому, что выпадающие части предмета невольно заменяются образами соседних частей или фона окружающими этот предмет (на рисунке исчезающая фигура заменяется белым фоном).
Иррадиация. Явление иррадиации (по-латыни - неправильное излучение) состоит в том, что светлые предметы на темном фоне кажутся более увеличенными против своих настоящих размеров и как бы захватывают часть темного фона. Когда мы рассматриваем светлую поверхность на темном фоне, вследствие несовершенства хрусталика как бы раздвигаются границы этой поверхности, и эта поверхность кажется нам больше своих истинных геометрических размеров. На рисунке за счет яркости цветов белый квадрат кажется значительно большим относительно черного квадрата на белом фоне.
Иллюзии при движении объекта
При движении объекта наблюдения встречается также ряд зрительных иллюзий, которые обусловлены некоторыми свойствами нашего зрительного аппарата. Например, если круг с окрашенным сектором привести во вращение, то весь круг нам кажется окрашенным. Это можно объяснить способностью нашего глаза в течение долей секунды удерживать зрительное впечатление, хотя видимый предмет уже исчез из вида.
Существует иллюзия, которую можно назвать спиралью Плато, а если проще - эффект волчка. Если диск со спиралью (волчок) вращать по часовой стрелке, то после продолжительного фиксирования её глазом у нас возникает впечатление стягивания всех ветвей спирали к центру; при вращении спирали в обратном направлении мы видим расхождение спиралей в обратном от центра к периферии. Если после длительного рассматривания движущейся спирали взглянуть на неподвижные предметы, мы увидим их движение в обратном направлении. Так, например, если после длительного наблюдения за местностью из окна движущегося поезда или за водой из окна движущегося парохода мы переведем взгляд на неподвижные предметы внутри поезда или парохода, то нам покажется, что они тоже движутся, но в обратном направлении. Эти иллюзии связаны с последовательными движущимися образами.
На свойстве нашего глаза в течении 0,1 секунды “видеть” то, что уже исчезло основан кинематограф: при смене 24-х кадров в секунду и при перекрытии окна проектора в момент смены кадра особым экраном (обтюратором) наш глаз не замечает этой смены и воспринимает не движение ленты, а более медленное движение фигур, проектируемых на экран. Телевидение также использует закон зрительного впечатления. В этом случае на люминесцирующем экране электронно-лучевой трубки приемника электронный луч, с очень большой скоростью, как бы “рисует” изображение видимой нами картины, двигаясь по горизонтальным строкам и от строки к строке смещаясь по вертикали. Вследствие большой скорости перемещения электронного луча от верхней части экрана строчками до нижней его границы, мы не замечаем этого движения, а воспринимаем изображение в целом.
Иллюзии цветового зрения
Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Одно из явлений - явление смещения максимума относительной видности при переходе от дневного зрения к сумеречному - состоит в том, что при сумеречном зрении (при низких освещенностях) не только понижается чувствительность глаза к восприятию вообще, но и что в этих условиях глаз обладает пониженной чувствительностью к цветам длинноволнового участка видимого спектра (красные, оранжевые), но зато обладает повышенной чувствительностью к цветам коротковолновой части спектра (синие, фиолетовые). Красный мак и василек на рисунке при дневном освещении кажутся по яркости близкими друг к другу. В сумерках мак кажется совершенно темным, а василек более светлым.
Иногда при рассматривании цветных объектов мы также встречаемся с ошибками зрения или иллюзиями. Во-первых, иногда о насыщенности цвета мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на белом. Во- вторых, существует понятие собственно цветовых контрастов, когда цвет наблюдаемого нами объекта изменяется в зависимости от того, на каком фоне мы его наблюдаем. Иллюзии этого рода нам встречаются в следующих видах. Черный круг на рисунке кажется слегка красноватым на зеленом фоне, когда мы прикрываем рисунок тонкой прозрачной бумагой, то иллюзорный красный цвет становится ещё более заметным (стирается резкость границ и уменьшает разницу в яркости поля и фона и тем усиливает проявление эффекта). Аналогично черный круг на красном будет казаться зеленоватым, на фиолетово-голубом фоне - зеленовато-желтым и на голубом - медно-красным.
Другим видом цветовой иллюзии является то, что некоторые цвета воспринимаются как “выступающие”, а другие как “отступающие”. Этот факт наглядно иллюстрирует приводимый рисунок. Рассматривая левую фигуру, мы склонны думать, что это усеченная пирамида, обращенная вершиной к нам. А вот на левой мы скорее представим себе туннель с выходным отверстием вдали. “Выступающими” цветами обычно кажутся цвета красно-оранжево-желтые (или “теплые”), а “отступающими” кажутся цвета зелено-синие (или “холодные”).
Иллюзии восприятия размера
Ещё во времена античности людей приводил в замешательство тот факт, что на горизонте луна и солнце кажутся больше, чем когда они находятся высоко в небе. Этот обман зрения получил название иллюзии луны. Весь эффект состоит в том, что наличие земли создает впечатление, что луна у горизонта находится дальше, чем луна в зените, так как заполненное пространство между наблюдателем и горизонтом создает впечатление большей протяженности, чем незанятое пространство между наблюдателем и небом над головой. Поэтому нам кажется, что луна на горизонте выглядит больше, чем взошедшая луна.
Мы вообще привыкли, что все удаляющиеся к горизонту предметы уменьшаются на сетчатке по своим линейным размерам: люди, поезда, облака, самолеты... “Если бы мы увидели аэроплан, поднявшийся над горизонтом за дальней деревней, такого же размера, как видим его над головой, он показался бы больше самой деревни и, вероятно, представлял бы ужасающее зрелище”, - пишет известный английский физик Уильям Брэгг в книге “Мир света”. Так и луна: приближаясь к горизонту, она должна была бы уменьшаться в размерах, как самолет, этого властно требует опыт. А так как “возле горизонта” означает для наших “бессознательных умозаключений”, что луна стала дальше, чем когда находилась над головой, надо что-то делать с фактом углового постоянства углового размера диска. Вот и получается психологически, что диск стал крупнее. Иначе, удаляясь, он никак не мог бы оставаться того же углового размера. И мы видим луну огромной!
Портретные иллюзии
Многим приходилось видеть так называемые загадочные, как бы живые, портреты, которые всегда смотрят на нас, следя за нашими передвижениями и обращая глаза туда, куда мы переходим. Это объясняется тем, что зрачки глаз на портрете помещены в середине разреза глаз. Именно такими мы видим глаза, смотрящие на нас, когда же глаза смотрят в сторону, мимо нас, то зрачок и вся радужная оболочка кажутся нам находящимися не на середине глаза, а смещенными в бок. Когда мы отходим в сторону от портрета, зрачки, конечно, своего положения не меняют - остаются посреди глаз, а так как все лицо мы продолжаем видеть в прежнем положении по отношению к нам, то нам и кажется, что портрет повернул голову и следит за нами.
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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
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 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.
ЛИТЕРАТУРА
1. Википедия
2. Учебник по физике 11 класс. Издательство Просвещение.
Многие иллюзии объясняются строением глаза человека и его ограниченными возможностями. Так много дорожных аварий происходит в сумерках на перекрестках, где висят светофоры, когда перестраивается работа зрительного аппарата, или ночью, когда водители принимают свет светофора за свет обычного фонаря.
Подобрав правильный рисунок на обоях, мы можем зрительно расширить небольшую комнату. Выбрав нужную расцветку ткани, можно скрыть недостатки своей фигуры. Хотя зрительная иллюзия -это не всегда игра света и тени или естественное восприятие данного объекта.
Существует много специально выдуманных оптических головоломок, создающих потрясающие эффекты!
Зрительные искажения
Иллюзии часто приводят к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. По теории относительного размера воспринимаемый размер зависит не только от размера на сетчатке, но и от размеров остальных объектов в поле зрения, которые мы наблюдаем одновременно.
Иллюзия Геринга (иллюзия веера)
Прямые, на самом деле, параллельны.Иллюзия Вундта (1896)
Линии в центре, в действительности, параллельны.
Иллюзия кафе "Wall"
Параллельны ли горизонтальные линии?
Красные линии - прямые, хотя и кажутся изогнутыми.
Иллюзия Перельмана
Буквы на самом деле параллельны друг другу
Иллюзия У. Эренштейна (W. Ehrenstein, 1921)
Синие квадраты кажутся нарисованными неровно
Узор как бы изгибается во внутрь?
Все квадраты не самом деле не искажены.
Иллюзия Дж. Фрейзера (Fraser, 1908)
Круги или спирали?
Смотрите в центр на чёрную точку - цветные пятна должны исчезнуть:
Смотрите не отрываясь на крестик. Увидели зелёные пятна? А ведь ничего зелёного тут нет.
Обман зрения!
Иллюзии с черно-белыми негативами
Череп
Эта старинная иллюзия знакома многим. Смотрите на черный крестик в глазнице черепа примерно полминуты. Затем переведите взгляд на светлый лист бумаги, светлую стену, потолок, и вы увидите белый череп с темными провалами на месте глаз, носа, рта. Чем дальше будет от вас поверхность, тем большего размера череп вы будете наблюдать.
Горящая лампа
То же, что и с черепом. Тридцать секунд внимательно рассматриваете черную лампу в самом центре, затем переведите взгляд на белую стену и лампа зажжется.
Английская королева Елизавета II
То же, что и с предыдущими картинками. Смотрите тридцать секунд в центр картинки, а затем на белую поверхность. Изображение "проявится".
Иллюзии с цветными негативами
Американский флаг
Опять внимательно смотрим на точку в центре картинки в течение тридцати секунд, затем на белую поверхность и обнаружваем там американский флаг правильной расцветки.
Флаг Бразилии
Флаг Малайзии
Флаг Франции
Флаг Канады
Флаг Индии
Флаг Италии
Флаг Великобритании
Иллюзии движения
Смотрите на неподвижные изображения и они начнут двигаться. Смотрите на одинаковые движущиеся мячи и вы увидите, что они разного размера. Одно и тоже вращающееся изображение может вращаться в разные стороны, или даже совершать колебательные движения.
Фрактальная иллюзия
Возникает иллюзия, что рисунок пульсирует
Круги вращаются?
Иллюзия кофейных зёрен
Восприятие размера
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 (иллюзия Понцо), площадям, радиусам кривизны. Можно показать также, что сказанное справедливо и в отношении углов, форм и так далее.
За много лет работы продакт-дизайнером при работе с визуальными эффектами я сталкивался со множеством сюрпризов, которые вызывали у меня следующие эмоции 😲😕😳😡😱.
Я написал эту статью, чтобы помочь вам понять причины, по которым некоторые из этих, ежедневно встречающихся, «загадок» могут оставить вас в недоумении. Возможно, вначале вы этого даже не понимаете, но многие методы, с которыми вы сталкиваетесь при работе с интерфейсом, логотипом или иллюстрацией, на самом деле являются оптическими иллюзиями!
Итак, без лишних слов, вот 11 оптических иллюзий, с которыми вы, как визуальный дизайнер, можете регулярно сталкиваться.
1. Иллюзия бисекции треугольника (Triangle-bisection Illusion)
Иконки могут вводить в заблуждение, особенно те, которые имеют сложную геометрию и нестандартные пропорции. Не все иконки в наборе симметричны, идеальны до пикселя или поддерживают согласованное соотношение сторон. Некоторые иконки требуют прямого вмешательства, в первую очередь, ужасные кнопки воспроизведения!
Размещение треугольника в контейнере с закругленными или прямыми углами может привести к тому, что элемент окажется оптически смещенным. Причина этого связана с эффектом, известным как иллюзия бисекции треугольника . Центр тяжести треугольника рассчитывается на основе его минимального ограничивающего прямоугольника . Поэтому, если бы вы поставили точку ровно по середине высоты равностороннего треугольника, оптически она будет казаться намного дальше, чем по середине!
Какая версия математически центрирована?
Есть две теории возникновения этой увлекательной иллюзии:
- Неправильное масштабирование
Эта иллюзия содержит указатели перспективы, которые увеличивают воспринимаемый размер более отдаленных объектов. Например, равносторонний треугольник может восприниматься как плоская картина дороги в перспективе, с верхней вершиной, лежащей в бесконечности, и основанием в качестве ближайшей к зрителю широкой части дороги.
- Центр тяжести / центр площади
Если бы зрителю предложили найти центр треугольника, он в конечном итоге покажет на центроид, который имеет равные площади выше и ниже себя. Центроид равностороннего треугольника лежит значительно ниже точки его центра, и есть свидетельства, что зрители делают выбор, который является компромиссом между ними.
Чтобы треугольник внутри своего контейнера выглядел оптически центрированным, вам нужно найти центроид треугольника, вычислив точку пересечения линий, соединяющих каждую вершину с серединой противоположной стороны. Вот формула, которую вы можете использовать:
Формула вычисления центроида треугольника
Шучу, это не статья о математике и физике 💥 (но формула все равно правильная).
Центроид может располагаться на расстоянии 1/3 от каждой стороны до противоположной вершины. Этот метод также может применяться ко многим другим фигурам.
2. Вертикально-горизонтальная иллюзия (Vertical Horizontal Illusion)
Это прямоугольник? Нет … это квадрат?!
Вертикально-горизонтальная иллюзия
Квадраты - это фундаментальные строительные блоки любой системы дизайна. Их можно увидеть в карточках Material Design, постах на Facebook, пинах на Pinterest и шотах на Dribbble.
После того, как вы перетаскиваете квадрат в Sketch, иногда вам приходиться взглянуть на него дважды, чтобы убедиться, что каждая из его сторон имеет равные пропорции. Если вы присмотритесь повнимательнее, вертикальные стороны будут казаться длиннее горизонтальных. Это, как если бы квадрат на самом деле был прямоугольником! Но это идеальный квадрат с соотношением сторон 1: 1. Этот эффект известен как вертикально-горизонтальная иллюзия .
Изображение в сообщении Facebook - это квадрат со сторонами 1: 1
Что действительно интересно, так это то, что представители разного пола и даже разных культур воспринимают эту иллюзию по-разному. Люди, которые живут в развитых городах, как правило, демонстрируют большую восприимчивость, чем люди, живущие в сельской местности. Это связано с тем, что люди в сельской местности, как правило, привыкли жить в круглых домах.
3. Полосы Маха (Mach Bands )
Ложная тень падает на поверхность, это иллюзия?
Полосы Маха
Размещение оттенков одного цвета, смежных друг с другом, было общепринятой тенденцией в эпоху плоского дизайна. Присмотревшись, вы можете заметить ложную тень, появляющуюся между краями каждого контрастного оттенка. Эта иллюзия известна как полосы Маха . Никакие тени не были добавлены к изображению, это просто особенность восприятия наших глаз!
Между краями каждой строки появляются тени
Техническое объяснение возникновения этого эффекта связано с латеральным (боковым) торможением , что означает, что более темная область ложно кажется еще более темной, а более светлая область еще светлее.
Хотя этот эффект едва заметен в мире визуального дизайна, полосы Маха могут стать настоящей проблемой для стоматологов, усложняя анализ рентгеновских снимков зубов. Полосы Маха могут стать причиной ложноположительного диагноза, если они не определены правильно.
4. Иллюзия Геринга (Hering Illusion)
Оно живое !!!
Иллюзия Геринга
Вы когда-нибудь сталкивались с логотипом, содержащим очень тонкие линии или фоновое изображение с крошечными точками, появляющимися при перемещении или пульсирующими при прокрутке? Если это так, это связано с эффектом наложения, который называется муаровый узор , где два шаблона сетки накладываются друг на друга, создавая ложное движение после перемещения. В этом случае два шаблона сетки - это изображение и монитор, постоянно обновляются, чтобы создать иллюзию .
Прокрутите вверх и вниз, чтобы увидеть эффект вибрации
Это довольно крутой эффект, хотя муаровый узор не является оптической иллюзией как таковой - это паттерн наложения. В примере с логотипом Sonos используется комбинация муарового узора, иллюзии Геринга и иллюзорного движения . Эта сенсорная техника довольно популярна в сообществе Op Art .
5. Сетка Германа (Hermann Grid)
Появляется или не появляется, вот в чем вопрос.
Сетка Германа
Иллюзия сетки Германа довольно популярна и ее можно увидеть в макетах, которые содержат сетку квадратов, размещенных на фоне с высоким контрастом. Посмотрите прямо на любой квадрат, вы увидите призрачные шарики на пересечениях линий, окружающих квадраты. Но, если вы посмотрите прямо на пересечение, они исчезнут 😱.
Причина этого эффекта связана с латеральным торможением. Проще говоря, это когда тормозная клетка тормозит расположенные рядом нейроны
6. Иллюзия одновременного контраста (Simultaneous Contrast Illusion)
Оба обособленных квадрата отражают одинаковое количество света? Хм …
Иллюзия одновременного контраста
Размещение двух объектов одного цвета на фонах с разным контрастом может привести к тому, что оба объекта будут выглядеть так, как если бы они были разного цвета. Это явление известно, как иллюзия одновременного контраста . Контраст - это король в мире визуального дизайна, и некоторые люди могут по-разному ощущать этот эффект.
Цвет текста абсолютно одинаковый с обеих сторон, но вам так не кажется
К сожалению, нет единой теории, почему возникает эта иллюзия, но есть много исследований, которые выдвигают предположение. Латеральное торможение , ответственное за сетки Германа и полосы Маха, одна из причин возникновения этой иллюзии.
7. Иллюзия Манкера-Уайта (Munker-White Illusion)
Мои глаза просто обманули меня? 👀
Иллюзия Манкера-Уайта
Эта иллюзия едва уловимая, но тем не менее увлекательная! Глядя на GIF-файл выше, блоки фиолетового слева кажутся светлее фиолетовых блоков справа. Но оба блока фактически отражают одинаковое количество света 😲.
Причина возникновения иллюзии Манкера-Уайта - это… как вы догадались, латеральное торможение.
8. Акварельная иллюзия (Water Colour Illusion)
Акварельная иллюзия
Бывает, что я добавлю границу к объекту, а затем задаюсь вопросом: «Когда я успел изменить цвет фона?». Если вы посмотрите внимательно, вы можете заметить, что бледная область приобретает гораздо более светлый оттенок цвета, окружающего границу. Вы возможно удивитесь, узнав, что более светлая область на самом деле белая!
Эти визуальные явления, известные как акварельная иллюзия , зависят от сочетания яркости и цветового контраста контурных линий, чтобы получился эффект расширения цвета.
Белая область внутри кнопки, кажется, немного принимает оттенок цвета границы
Я признаю, что эта иллюзия оставила меня в недоумении несколько раз настолько, что мне пришлось использовать палитру цветов, чтобы проверить цвета!
9. Иллюзия Ястрова (Jastrow Illusion)
Действительно ли размер имеет значение?
Иллюзия Ястрова
Работа над иллюстрацией или логотипом, будь то знак или символ, требует нарезки различных фигур. Эта иллюзия возникает при работе с изогнутыми объектами. Эти два элемента выглядят разными по размеру, но, если внимательно присмотреться, то, на самом деле, они одинакового размера! Безумие, правда?
Некоторые одинаково изогнутые края могут казаться меньшими, чем другие
Как это возможно? Ну, это явление известно, как иллюзия Ястрова , и нет окончательного объяснения того, почему нам кажется, что сегменты разного размера. Одно из объяснений состоит в том, что наши мозги путают разницу в размере между большим и меньшим радиусом. Другими словами, короткая сторона делает длинную сторону более длинной, а длинная сторона делает короткую сторону еще короче.
10. Иллюзия Корнсвита (Cornsweet Illusion)
Иллюзия Корнсвита
В дополнение к иллюзии одновременного контраста и полосам Маха иллюзия Корнсвита , использует градиент, и в то же время использует центральную линию, чтобы создать впечатление, что одна сторона изображения темнее другой.
Но на самом деле обе секции одинаковые! Вы можете обнаружить, что обе секции на самом деле идентичны, когда они расположены параллельно.
Каждый ромб имеет одинаковый градиент, но, кажется, что они становятся темнее (сверху вниз)
Эта иллюзия создает аналогичный эффект, что и две вышеупомянутые иллюзии, но на самом деле она отличается двумя особенностями:
- В примере с полосами Маха, показанном ранее, эффект наблюдается только в областях, которые близки к границе каждого оттенка. Иллюзия же Корнсвита влияет на восприятие всей области.
- С иллюзией Корнсвита светлая часть края кажется светлее, а темная часть края выглядит темнее. Это противоположность обычным контрастным эффектам.
11. Иллюзия Мюллера-Лайера (Müller-Lyer Illusion)
Перерегулирование для оптимального визуального восприятия
Художники-шрифтовики знают, что для создания шрифта требуется больше полагаться на вашу дизайнерскую интуицию, чем на логическое мышление. Математическое позиционирование каждого символа на основе его высоты сделает все слово непропорциональным с точки зрения зрительного восприятия.
Обычная практика в механике шрифтов включает процесс, называемый перерегулированием . Проще говоря, перерегулирование - это процесс изменения размера отдельных символов для достижения оптического баланса.
Без перерегулирования, буква «e» в логотипе LinkedIn и буква «z» в Amazon не являются оптически сбалансированными
Глядя на знаменитые логотипы выше, некоторые символы выходят за пределы базовой линии и x-высоты. Художникам-шрифтовикам приходится вручную оптически настраивать каждую пару символов для достижения наилучшего результата.
Но зачем нужно перерегулирование в типографике?
Причина, по которой требуется перерегулирование, связана с одной из самых популярных оптических иллюзий в мире - . Эти визуальные явления показывают, что размещение шеврона (кавычки «елочки») на каждом конце сегмента линии может привести к тому, что один сегмент будет казаться короче или длиннее в зависимости от направления шеврона. Эта классическая иллюзия доказывает ошибочность человеческого восприятия
Оптические иллюзии
Или обман зрения
Выполнила:
Ученица 9класса
Рахманова Зина Андреевна
Введение__________________________________________________ 3
- Некоторые виды оптических иллюзий______________________ _ 4-10
Экспериментальные исследования восприятия иллюзий_________ 11-13
Создание фотографий с оптическими иллюзиями _____________ 14
Заключение ____________________________________________ 15
Список литературы_________________________________________16
Приложение_______________________________________________17-28
ВВЕДЕНИЕ
Выражение «обман зрения» в жизни встречается очень часто. К сожалению, наш глаз не точный прибор в мире, поэтому и ему свойственно ошибаться. Эти ошибки называют оптическими иллюзиями. Попросту говоря – это неверное представление реальности. Их известно очень большое количество, и все они не разные, как и причины, их возникновения.
Часто то, что мы видим обманчиво, и многое оказывается совсем не тем, чем кажется на первый взгляд. Даже самые простые вещи могут таить в себе самые неожиданные открытия, нужно только присмотреться.
Но стоит ли доверять всему, что мы видим? Можно ли увидеть то, что никто не видел? Правда ли, что неподвижные предметы могут двигаться? Каково разнообразие оптических иллюзий? Мне очень хочется найти ответы на все поставленные вопросы, поэтому я решила провести исследование «Обман зрения» и разобраться в этом вопросе.
Цель : которую я перед собой поставила в исследовании - Выяснить, что лежит в основе оптической иллюзии - чудеса или наука?
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
Задачи:
1. Подобрать материал о видах оптических иллюзий, причинах их возникновения.
2. Провести исследование, в ходе которого можно будет определить процент объективности восприятия объекта учащихся в 9 классе и учителей.
3. Научиться управлять иллюзиями.
Объект исследования - оптические иллюзии.
Предмет исследования - причины возникновения оптических иллюзий.
Гипотеза исследования – в основе иллюзий лежат обычные природные явления.
Некоторые виды оптических иллюзий.
Изучая данный вопрос в энциклопедической литературе и в Интернет-сети, я выяснила, что в переводе с латыни слово "иллюзия" означает "ошибка, заблуждение". Это говорит о том, что иллюзии с давних времен означает некие сбои в работе зрительной системы. Во второй половине 19 - начале 20 веков было создано множество тестовых изображений, которые говорят об ошибках того что мы на них видим. ОПТИЧЕСКАЯ ИЛЛЮЗИЯ-это впечатление о видимом предмете или явлении, несоответствующее действительности, т.е. оптический обман.
Оптические иллюзии делятся на три вида:
· естественные, или созданные природой;
· искусственные, или придуманные человеком;
· смешанные, то есть естественные иллюзии, воссозданные человеком.
Виды оптических иллюзий:
Естественные оптические иллюзии
Миражи
Мираж – это игра световых лучей. Слово “мираж” происходит от
французского слова и обозначает “отражать, как в зеркале”, причем в роли
“зеркала” выступает… воздух. Миражи принято делить на три класса.
К первому классу относят нижние миражи – перевернутое изображение
предметов. Оказывается, 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. Они менее распространены и более живописны, чем нижние. Верхний мираж возникает, 6когда слои воздуха возле земли гораздо холоднее, чем верхние: изображение отрывается от земли и повисает в воздухе, иногда оно бывает перевернутым.Верхний мираж может описать дугу и вернуться на землю через сотни километров.(Над морем создаются идеальные условия для образования верхнего миража. Поэтому моряки часто видят корабли, повисшие в воздухе, и даже корабли, находящиеся далеко за горизонтом. Существуют еще боковые миражи. Они похожи на нижние, только в
этом случае все отражается не от земли, а от нагретой солнечными лучами
стены. Миражи третьего класса или фата-моргана – это таинственное явление,
которое нельзя объяснить никакими законами физики.
Тысячи туристов и жителей восточно-китайского города Пенглайв
2006 году стали свидетелями редкого явления - огромного миража
Туман, нависавший над берегом, создал иллюзию изображения города с
современными высотными зданиями, широкими городскими улицами, 7
шумными автомобилями и толпами людей, которые были четко видны.
Мираж длился несколько часов, а до его появления 2 дня шли проливные
дожди. Одним из лучших мест в мире для наблюдения миражей является
Аляска. Чем злее стужа на Аляске, тем четче и красивее возникают в небесах
Слепое пятно
В процессе исследования я узнала удивительные особенности строения нашего глаза. Так, например, существует слепое пятно глаза, открытое французским физиком Мариоттом в 1668г. Слепое пятно – это место сетчатки, где зрительный нерв, вступает в глазное яблоко. Известен рисунок Мариотта для нахождения слепого пятна. Если смотреть на крестик правым глазом (левый глаз должен быть закрыт), приближая или отдаляя рисунок от глаза, наступает момент, когда черный кружок не виден. Получается, что из-за слепого пятна я должен видеть окружающий мир с пробелами? Оказывается, нет! У нас два глаза, поэтому, когда изображение попадает в зону слепого пятна одного глаза, второй глаз видит все подробности.
Рассмотрим, как устроено наше зрение. Луч света, отражаясь от какого-
нибудь предмета, попадает на роговицу и проходит через зрачок. За зрачком
располагается хрусталик, похожий на прозрачную линзу, который 8
преломляет свет и фокусирует его на сетчатке. Дальше зрительный нерв
передает сигнал в затылочную долю головного мозга и человек видит
изображение. Это значит, зрение контролирует не только глаз, но и мозг.
Поэтому когда говорят об «обмане зрения» правильнее было бы
сказать, что на самом деле нас обманывает наш собственный мозг, когда
анализирует увиденное.
На этом этапе исследования я сделал для себя еще одно открытие -
человек-невидимка из романа английского писателя Герберта Уэллса не мог
видеть! У него прозрачны и зрачок, и хрусталик, поэтому лучи через глаза
невидимого человека проходят без препятствий и не могут собраться в одну
точку, чтобы создать образ на сетчатке. Таким образом, человек – невидимка
должен быть слеп.
Иллюзия восприятия размера
Одной из самых известных иллюзий восприятия размера является иллюзия Мюллера-Лайера. Посмотрев на этот рисунок, многие скажут, что отрезок со стрелками наружу длиннее отрезка со стрелками, направленными внутрь. На самом деле отрезки равны.
Два совершенно равных кружка в середине воспринимаются как разные по величине в зависимости от того, окружают ли их большие или меньшие кружки.
Иллюзия с кружками объясняется действием закона контраста, предмет будет казаться больше своей реальной величины на фоне мелких предметов, и наоборот.
Еще один пример такого вида иллюзии – иллюзия Понцо. Всем очевидно, что дальний отрезок гораздо больше ближнего. Однако, и в этом случае они равны. Иллюзия создается из-за ошибки нашего мозга, потому что он привык, что, чем дальше предмет, тем он меньше.
Искажение формы предметов .
Параллельные линии будут восприниматься как непараллельные, если их рассматривать на фоне взаимно пересекающихся косых линий. Круг теряет свою правильную форму, если его рассматривать на фоне кривых линий.
Этот вид иллюзий находит свое объяснение в том, что резко выраженные особенности фона влияют на восприятие расположенных, на этом фоне предметов.
Переоценка вертикальных линий. Из двух линий одинакового размера вертикальная всегда воспринимается зрительно, как значительно большая по сравнению с горизонтальной. В связи с этой иллюзией высота предметов кажется нам больше ее действительной величины. (Женщина справа кажется ниже и толще).
Движущиеся иллюзии.
Неподвижное изображение кажется движущимся. Одно и то же вращающееся изображение может вращаться в разные стороны.
Геометрические иллюзии создают огромные возможности для художников, фотографов, модельеров. Однако инженерам и математикам приходится быть осторожными с чертежами и подкреплять «очевидное».
Иллюзия восприятия цвета
Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Но и здесь иллюзиям удалось меня обмануть. На рисунке среди полос синего и желтого цвета я увидел два оттенка красного и два оттенка зеленого цвета, хотя реально есть только один красный и один зеленый цвет. Ошибка возникла из-за яркости фона и цвета окружающих предметов.
В решетке Геринга на пересечении белых полос, за исключением того пересечения, на котором я фиксировал взгляд, были видны маленькие серые пятна. Получается, можно увидеть то, чего нет!?
Иллюзия движения
Иллюзии движения - самые впечатляющие и самые труднообъяснимые. Смотришь на неподвижные объекты, а они начинают двигаться. Одно и то же вращающееся изображение может вращаться в разные стороны. Большинство иллюзий движения построены на регулярном повторе разных по яркости или цвету фрагментов. Ведущую роль в иллюзии движения играет периферическое зрение. Попробуйте поднести палец к виску. Вы не будете его видеть. Но стоит пошевелить пальцем, и движение будет замечено, хотя зрительная система и не сможет распознать, что же там мелькает. Известный создатель иллюзий движения А.Китаока проводил исследования и выяснил интересные факты. Оказывается, некоторые люди иллюзию движения увидеть не могут (по некоторым оценкам, их около 5%).
Другой факт не менее интересен: пожилые люди чаще, чем молодые не видят движение.
Искусственные иллюзии
Двойственные изображения
Двойственные изображения - это изображения, в которых человек выделяет для себя либо фон, либо фигуру в зависимости от его восприятия картинки.
Изображения – перевёртыши
Как ни крути, как не переворачивай изображения-перевертыши, а картинки местами не меняются.
Невозможные фигуры и объекты
Существует огромный класс так называемых "невозможных фигур", ошибочно или умышленно нарисованных с ошибками, в результате чего возникают забавные визуальные эффекты.
Распознавание образов
Иллюзии распознавания образов характеризуются тем, что порой на изображении очень сложно определить то, что на нём изображено.
Иногда сам основной рисунок не позволяет увидеть дополнительное изображение, иными словами не позволяет распознать образ. Если же всё-таки изображение распознано, при последующих просмотрах картинок его уже можно увидеть без труда.
Смешанные иллюзии
Это, пожалуй, самый большой раздел иллюзий. Он включает в себя и известные иллюзионные картинки, различные модели, и естественно этот “обман” создается человеком. Ярким примером смешанной оптической иллюзии являются потрясающие рисунки на асфальте, которые под определенным углом просмотра смотрятся очень эффектно!
Применение оптических иллюзий
Оптические иллюзии не новы в архитектуре. Архитекторы Древнего Рима имели знания по оптике, которых было вполне достаточно, чтобы создавать великолепные оптические иллюзии на полах в технике мозаики.
В Одессе есть очень популярная достопримечательность «Ведьмин дом». Оптическая иллюзия плоского дома создается благодаря тому, что боковые стены дома построены под острым углом. Рассматривая дом таможни в Австралии, кажется, что этажи то расширяются, то сужаются, хотя каждый этаж дома одинаковой высоты.
Иллюзии в цирке создаются за счет использования специальной техники - двойное дно, специальные пружины, скрытые перегородки, определенная установка зеркал. Хитроумные аппараты осуществляют всевозможные "загадочные" исчезновения и появления вещей и людей, служат для парения предметов и людей в воздухе, распиливания их или сжигания.
Модный мир - мир зрительных иллюзий. В истории костюма можно проследить, как «сужали» талию с помощью очень широких юбок, делали ноги длиннее с помощью завышенной линии талии. Вертикальные линии и детали одежды (полосы, стрелки на брюках, длинные шарфы, высокие каблуки) визуально стройнят и увеличивают рост. Контрастные вертикальные полосы, идущие по внешним бокам одежды, делают силуэт приталенным. Горизонтальные же линии (швы, карманы, оборки, ремешки на обуви) полнят. Клетка увеличивает объём, а круги придают формам округлость. Костюм в одном цвете даёт видимость высокого роста, выглядитболее изысканно и элегантно, а одежда с яркими цветовыми пятнами полнит.
Экспериментальные исследования восприятия иллюзий
Я привела примеры несколько видов оптических иллюзий. Следующим шагом является небольшой эксперимент с участием учащихся нашей школы. Поддадутся ли они иллюзии зрительного восприятия? Я покажу им, по очереди каждому, оптические иллюзии и попрошу их ответить на мои вопросы.
В эксперименте приняли участие 20 учащихся 9 класса:
1-й рисунок
Какой из кругов, расположенный посередине больше?
ЛЕВЫЙ ПРАВЫЙ
А)Левый больше
Б)Правый больше
В)Одинаковые
| Варианты ответов по 1-му рисунку | Количество учащихся | % учащихся |
| А | 8 | 40% |
| Б | 6 | 30% |
| В(верно) | 6 | 30% |
2-й рисунок
Подсчитайте количество ног у слона, изображенного на рисунке:
| Варианты ответов по 3-му рисунку | Количество учащихся | % учащихся |
|
| 4 | 13 | 65% |
|
| 8 | 7 | 35% |
|
3 -й рисунок
На рисунке изображены два синих отрезка. Какой из них длиннее. Левый или правый?
А) Левый длиннее
Б) Правый длиннее
В) Одинаковые
| Варианты ответов по 2-му рисунку | Количество учащихся | % учащихся |
| А | 9 | 45% |
| Б | 4 | 20% |
| В (верно) | 7 | 35% |
Опрос среди учителей
Опыт №1
| Варианты ответов по 1-му рисунку | Количество учителей | % учащихся |
| А | 4 | 67% |
| Б | 2 | 33% |
| В(верно) | 0 | 0% |
Опыт №2
| Варианты ответов по2-му рисунку | Количество учителей | % учащихся |
| А | 4 | 67% |
| Б | 2 | 33% |
Опыт№3
| Варианты ответов по 3-му рисунку | Количество учащихся | % учащихся |
| А | 2 | 33% |
| Б | 2 | 33% |
| В (верно) | 2 | 33% |
ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Я провела исследования среди учащихся нашего 9 класса и учителей определила процент восприятия иллюзий школьниками и учителями. Эксперимент показал, что мы не всегда видим то, что есть на самом деле, следовательно, наша гипотеза верна. Мы пришли к выводу: объекты и явления, которые мы видим, не всегда соответствуют реальности и являются правдой. Проведенный анализ учит нас, что не всегда следует ограничиваться только оценкой на глаз, а следует подключать логику и производить измерения.
Люди не могут полностью контролировать то, что они видят и легко поддаются иллюзии. В моём эксперименте - это в среднем 71% учащихся за 3 опыта.
И, наконец, я попробовала свои силы в создании фотографий с оптическими иллюзиями.
Сначала может показаться, что оптическая иллюзия создается легко, на самом деле так и есть, но перед тем как добиться впечатляющих результатов ученые потратили достаточно много сил и времени на изучение структуры глаза, его особенности, особенности зрения и на реакцию глаз. Но на сегодняшний день оптическая иллюзия считается не только одним из методов исследования, обманы зрения считаются полезными для развития и природной тренировки глаз, а совсем недавно оптические иллюзии стали применять в жизни. В основном это картины, иллюстрации или же фотографии.
Фотографии с оптическими иллюзиями в последнее время все больше и больше приобретают свою популярность, создаются специальные выставки, так как эти фотографии больше относятся к искусству, нежели к научной деятельности.
Я тоже решил попробовать себя в этом искусстве.
Фото иллюзий обмана.
Сломанный карандаш в воде
Выполните опыта
На середину дна пустого стакана поставьте карандаш вертикально и посмотрите на него так, чтобы его нижний конец, край стакана и глаз расположились на одной линии. Не меняя положения глаз, наливайте воду в стакан. Почему по мере повышения уровня воды в стакане видимая часть дна заметно увеличивается, а карандаш и дно кажутся приподнятыми?
Расположите карандаш наклонно в стакане с водой и посмотрите на него сверху, а затем сбоку. Почему при наблюдении сверху карандаш у поверхности воды кажется надломленным?
Почему при наблюдении сбоку часть карандаша, расположенная в воде, кажется сдвинутой в сторону и увеличенной в диаметре?
Это все объясняется тем, что при переходе из одной прозрачной среды в другую световой луч преломляется.
Наблюдение отклонения лучика лазерного фонарика при прохождении через плоскопараллельную пластину.
Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой.
Показатель преломления относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления.
В сборнике задач найдите таблицу «Показатель преломления веществ». Обратите внимание, что стекло, алмаз имеют больший показатель преломления, чем вода. Как вы думаете почему? Твердые тела имеют более плотную кристаллическую решетку, свету труднее пройти через неё, поэтому вещества имеют больший показатель преломления.
Вещество, имеющее больший показатель преломления n 1 , называется оптически более плотной средой, если n 1 n 2 . Вещество, имеющее меньший показатель преломления n 1 , называется оптически менее плотной средой, если n 1 2
Ну как, мне удалось?
Заключение
Итак, исследование оптических иллюзий подошло к концу и можно сделать вывод, что иллюзия – это не чудо, а наука. Гипотеза, выдвинутая в начале исследования, подтвердилась – практически в основе всех иллюзий лежат обычные природные явления. В процессе работы были найдены три основные причины возникновения оптических иллюзий:
1. Законы физики – преломление и отражение лучей создают иллюзии,
которые называют миражами.
2. Особенности строения глаза позволяют видеть иллюзии восприятия
цвета и иллюзии движения, явление иррадиации и астигматизм, и,
конечно, слепое пятно.
3. Исследование показало, что зрение контролирует не только глаз, но и
мозг. Оптические иллюзии – это обман нашего мозга, а зрение здесь
лишь является посредником, который этот обман передает.
Тот факт, что не все иллюзии на сегодняшний день имеют свое научное объяснение, возможно, говорит о том, что недостаточно изучено зрение человека.
Полученные в процессе исследования знания и накопленные факты позволили научиться создавать оптические иллюзии и управлять ими. Было бы интересно сделать в классе «Уголок иллюзий», где ребята знакомились бы с основами физики, проводили разные эксперименты и исследования, приносили и демонстрировали свои изобретения. В качестве первых экспонатов «Уголка иллюзий» предлагаю изготовленные мной альбом оптических иллюзий. На сегодняшний день в изучении иллюзий осталось еще немало тайн, которые ждут своих открытий.
Список используемой литературы
1. Перельман Я.И. “Занимательная физика”
2. Ресурсы интернет
3. Толковый словарь русского языка С.И. Ожегова
