Глаз и оптическая иллюзия зрения

 
рис.12 
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. 
 
рис.13 
 
А на этой картинке (рис.13) использованы свойства тени и, конечно, эффект исчезновения элемента.

 

 

 

 

5.Оптические иллюзии. 
 

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. 

 
6.  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.

 

7.Классификация оптических иллюзий. 

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.

 

 

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.  

 

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.

 

рис.16 

На самом деле горизонтальные линии параллельны.

 

Иррадиация. 
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. 
рис.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.

 

 

 

 

Заключение.

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Научная литература.

 

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,     с.131. 
 
6. Рассел К., Картер Ф. Улучши свой интеллект. Минск, «Попурри» 1996, с.45.