I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОПТИЧЕСКИЕ ИЛЛЮЗИИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пантелеев Максим Алексеевич 1

---

1

Пантелеева И.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

3.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Основная часть

Глава I Виды оптических иллюзий и причины их возникновения

Глава II Применение оптических иллюзий в жизни

Глава III Экспериментальное исследование восприятия иллюзий

Глава I_ Создание фотографий с оптическими иллюзиями

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Очень 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 неожиданные открытия, нужно только присмотреться.

Выражение «обман зрения» в жизни встречается довольно часто. К сожалению, наш глаз не точный измерительный прибор, поэтому и ему свойственно ошибаться. Такие ошибки называют оптическими иллюзиями. Попросту говоря – это неверное представление реальности. Их известно очень большое количество, и все они разные, как и причины, их возникновения. Такие изображения мы можем увидеть в разных журналах, в интернете, а также в научно-познавательных передачах, рекламе.

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? Можно ли самому создать оптическую иллюзию?

Нам очень хочется найти ответы на все поставленные вопросы, поэтому тема нашего исследования «Оптические иллюзии».

В основу исследования была положена следующая гипотеза: не всегда то, что мы видим, на самом деле является таковым.

Цель: выяснить, что лежит в основе оптической иллюзии - чудеса или наука?

Задачи:

1. познакомиться с причинами возникновения и видами зрительных иллюзий;

2. познакомиться с применением оптических иллюзий в жизни;

3) проверить зрительное восприятие иллюзий среди одноклассников;

4) создать собственную зрительную иллюзию.

Объектом нашего исследования являются оптические иллюзии, а

предметомисследования будут причины возникновения оптических

иллюзий.

В своей работе мы использовали такие методы и способы: сбор информации, анализ информационных источников, обобщение, наблюдение, эксперимент, фотографирование.

ГЛАВА I ВИДЫ ОПТИЧЕСКИХ ИЛЛЮЗИЙ

Человек воспринимает большую часть информации об окружающем мире благодаря зрению. Но не все что мы видим, соответствует реальности, это доказывают оптические или зрительные иллюзии, которые нас окружают. Изучая данный вопрос в энциклопедической литературе и в интернет-источниках, мы выяснили, что в переводе с латыни слово "иллюзия" означает "ошибка, заблуждение". В толковом словаре дается понятие оптической иллюзии, как несоответствующее действительности представление видимого явления или предмета вследствие особенностей строения нашего зрительного аппарата. Это говорит о том, что иллюзии означают некие сбои в работе зрительной системы. Оптическая иллюзия - это впечатление о видимом предмете или явлении, несоответствующее действительности или оптический обман.

В научной и популярной литературе описаны многие сотни зрительных иллюзий. Причины некоторых из них давно установлены, а других — до конца не раскрыты до сих пор. Почему они возникают? Зрительный аппарат человека - сложно устроенная система с 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) нарушения происходят уже во время передачи сигнала по нервным путям к мозгу;

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.

Оптические иллюзии делятся на три вида:

· естественные, или созданные природой;

· искусственные, или придуманные человеком;

· смешанные, то есть естественные иллюзии, воссозданные человеком.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ 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, когда 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 Пенглай в 2006 году стали свидетелями редкого явления — огромного миража.

Туман, нависавший над берегом, создал иллюзию изображения города с современными высотными зданиями, широкими городскими улицами, с 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 миражи.

Слепое пятно

В процессе исследования мы узнали 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 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.

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.

Иллюзия контраста

Два совершенно равных кружка в середине воспринимаются как разные по величине в зависимости от того, окружают ли их большие или меньшие кружки.

При рассматривании издали белые фигуры внизу — круг и квадрат — кажутся крупнее черных, хотя те и другие равны. Чем больше расстояние, тем иллюзия сильнее. Явление это называется иррадиацией.

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

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.

Геометрические иллюзии создают огромные возможности для художников, фотографов, модельеров.

Иллюзия восприятия цвета

Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета.

Что вы видите на картинке? Желтые стрелки? Или зеленые? Интересно, что большинство людей в начале видят стрелки только одного цвета, и лишь потом различают стрелки, показывающие в противоположную сторону.

В решетке Геринга на пересечении белых полос, за исключением того пересечения, на котором мы фиксировали взгляд, были видны маленькие серые пятна.

ИССКУСТВЕННЫЕ 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 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!

Оптические иллюзии, встречающиеся в творчестве художников.

«Следящие», или «указующие» картины

Наиболее известная в живописи иллюзия относится к "следящим" или "указующим" картинам. Как бы вы не смотрели на изображение, все равно лицо и палец будут обращены к вам. Этот прием широко использовался в плакатном искусстве – хорошо известны плакаты времен гражданской и Великой Отечественной войны, персонажи которых смотрят прямо в глаза зрителя.

Этот маленький дракончик будто следит за вами. Но если вы начнете вращать взгляд вправо и влево, то дракончик будет следить за вами. Если поставить дракончика на полку и ходить вдоль нее, то дракончик пойдет за вами.

Почему так происходит? Все просто. Когда мы смотрим на твердый объект, который качается или движется, то взглядом мы заранее представляем траекторию его движения.

Дракон создает обманную траекторию, потому что он не той формы, которую мы представляем.

Нос дракона, кажется, устремлен на вас, но реально его голова вогнутая. Взгляните на дракончика сзади!

Мы пришли к выводу, что оптических иллюзий очень много и большинство из них носят научный характер.

ГЛАВА II ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ИЛЛЮЗИЙ В ЖИЗНИ

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.

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, выглядит более изысканно и элегантно, а одежда с яркими цветовыми пятнами полнит.

Исходя из этого, мы можем сделать вывод, что люди научились применять свои знания о природе оптической иллюзии в различных областях жизни.

ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОСПРИЯТИЯ ИЛЛЮЗИЙ

Мы привели примеры несколько видов оптических иллюзий.

Следующим шагом является небольшой эксперимент с участием учащихся 5 класса. Поддадутся ли они иллюзии зрительного восприятия? Мы показали им оптические иллюзии и попросили ответить на вопросы.

В эксперименте приняли участие 14 учащихся:

1-й рисунок

Какой из кругов, расположенный посередине больше?

ЛЕВЫЙ ПРАВЫЙ

А) Левый больше

Б) Правый больше

В) Одинаковые

2-й рисунок

Подсчитайте количество ног у слона, изображенного на рисунке:

1. 4 ноги

2. 5 ног

3. 6 ног

4. 7 ног

3 -й рисунок

На рисунке изображены два красных отрезка. Какой из них длиннее. Левый или правый?

А) Левый длиннее

Б) Правый длиннее

В) Одинаковые

ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Мы провели исследования среди учащихся 5 класса и определили процент восприятия иллюзий школьниками.

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 нашем эксперименте - это в среднем 76% учащихся за 3 опыта.

ГЛАВА IV СОЗДАНИЕ ФОТОГРАФИЙ С ОПТИЧЕСКИМИ ИЛЛЮЗИЯМИ

И, наконец, мы попробовали 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

предметом изображения в картинах, иллюстрациях и в фотографиях.

Фотографии с оптическими иллюзиями все больше и больше приобретают свою популярность, создаются специальные выставки, так как эти фотографии больше относятся к искусству, нежели к научной деятельности.

Мы тоже решили попробовать себя в этом искусстве.

Модели этих нереальных фигур мы выполнили сами.

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 – не всегда то, что мы видим, на самом деле является таковым. 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, иллюзию восприятия формы и размера предмета, 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.

Полученные в процессе исследования знания и накопленные факты позволили научиться создавать оптические иллюзии и управлять ими. Создание своих оптических иллюзий – это увлекательное занятие, и мы будем пополнять наш альбом новыми снимками, а может, устроим выставку фотографий в школе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перельман Я.И. “Занимательная физика”

2. Толковый словарь русского языка С.И. Ожегова

3. Ресурсы интернет

http://allday.ru/index.php Оптические иллюзии Дональда Раста (Donald Rust)

• http://freshpics.blogspot.com/2010/01/optical-illusions-by-octavio-ocampo.html Optical Illusions by Octavio Ocampo

• http://www.kulturologia.ru/blogs/300109/10618/ (Эшер)

• http://www.netlore.ru/node/2713 (комната Эймса)

• http://www.netlore.ru/Steven_Gardner

• http://www.psychologicals.ru/Zritelnoe_vosprijatie/index.html

• www.im-possible.info («Невозможный мир»)

• www.log-in.ru («Оптические иллюзии, обманы зрения и феномены: двойственные образы»)

• www.psy.msu.ru/illusion («Двойственные изображения» на сайте факультета психологии МГУ»)