XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Можно ли обмануть зрение?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дьяченко И.С. 1

---

1МАОУ "ЛМИ"

Скрипкин А.А. 1

---

1СГТУ им. Ю.А. Гагарина

Работа в формате PDF

3.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Однажды с семьей мы поехали на поезде, на море. Сидели мы сестрой у окна и смотрели на другой поезд, который стоял напротив нашего поезда. Вдруг, нам показалось, что мы поехали. Но когда соседний поезд исчез из виду, оказалось, что наш поезд стоит на месте. В голове возникло множество вопросов:

- Стоит ли доверять всему, что мы видим?

- Можно ли увидеть то, что никто не видел?

- Правда ли, что неподвижные предметы могут двигаться?

Мне захотелось найти ответы на все поставленные вопросы, поэтому я захотел провести исследование «Можно ли обмануть зрение?»

Цель моего исследования - обнаружить и обосновать причины возникновения обмана зрения.

Задачи исследования:

- Познакомиться со строением глаза, проанализировать процесс зрения;

- Ознакомиться с понятием «оптическая иллюзия», изучить виды оптических иллюзий и принципы их действия;

- Попытаться создать фотографии с оптическими иллюзиями.

- Сделать соответствующие выводы и сравнить с гипотезой.

Гипотеза исследования:

Не всегда то, что мы видим, на самом деле является таковым.

Методы исследования:

1. Поиск материалов в различных источниках: книгах, сети Интернет.

2. Экспериментальное исследование восприятия иллюзий моей семьи по теме проекта.

3. Практическая работа – создание фото, макетов, художественных образов и объемных (3D) изображений..

Глава 1. СТРОЕНИЕ ГЛАЗА И АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ЗРЕНИЯ.

Глаза показывают, а мозг принимает решения

Г.Н. Юдин. Главное чудо света.

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

Глаз –орган зрения человека. Глаз человека имеет шаровидную форму, отсюда его название - глазное яблоко. Он состоит из трех оболочек: наружной, сосудистой и сетчатки, а также внутреннего содержимого. Глазное яблоко соединено зрительным нервом с головным мозгом и вспомогательным аппаратом. Это веки, слезные органы и мышцы, которые двигают глазное яблоко). Рис. 1.

Рисунок 1. Строение глаза

Глазное яблоко имеет белочную оболочку, роговицу, радужную оболочку, зрачок, хрусталик и сетчатку. Рис 2.

Рисунок 2. Строение глаза

Через маленькое отверстие – зрачок- внутрь глаза поступают лучи света и попадают на двояковыпуклую линзу – хрусталик. Там они преломляются, и изображение объекта в виде точек разного цвета и размера попадает на сетчатку в перевернутом виде (Рис. 3). Клетки сетчатки превращают свет в нервные импульсы, которые доставляют картинку в мозг. Эту картинку он переворачивает, анализирует и сравнивает с тем, что имеется в памяти. Иногда он ошибается. И в этом мозгу помогает зрение.

Рисунок 3. Построение изображения в глазу.

Глава 2. «ОПТИЧЕСКАЯ ИЛЛЮЗИЯ». ВИДЫ ОПТИЧЕСКИХ ИЛЛЮЗИЙ И ПРИНЦИПЫ ИХ ДЕЙСТВИЯ.

В действительности все не так, как на самом деле.

Сант Экзюпери.

Иногда то, что мы видим, оказывается совсем не тем, чем кажется на первый взгляд. Даже самые элементарные вещи могут скрывать в себе неожиданные сюрпризы, нужно только присмотреться по внимательнее.

Такое выражение как «обман зрения» в жизни встречается очень часто. Наш глаз нельзя назвать точным измерительным прибором, и поэтому ему свойственно ошибаться. Вот как раз такие ошибки и называют оптическими иллюзиями.

Оптическая иллюзия – это впечатление о видимом предмете или явлении, несоответствующее действительности.¹

Оптических иллюзий очень много.

Все оптические иллюзии принято делить на три вида:

1.Естественные, которые создаёт сама природа, например, миражи.

2.Искусственные, то есть придуманные человеком, например, фокусы иллюзионистов.

3.Смешанные, естественные иллюзии, воссозданные человеком, это и модель миража, и иллюзионные картинки.

В своей работе я рассмотрю особенно понравившиеся мне:.

2.1. Иллюзия цилиндра

Если взглянуть на цилиндр, то кажется, что его вертикальная часть длиннее горизонтальной Рисунок 4. Сравнивая их, мозг не воспринимает расстояние от левого до правого поля как единое целое, разделяет поля массивным верхом, поэтому они кажутся короче. На самом деле поля и верх цилиндра абсолютно равны². Рисунок (5,6).

Делаем вывод : зрение обмануло мозг!

2.2. Зрительные искажения.

Зрительные искажения – это неправильные представления о форме, размере, цвете и положении в пространстве предметов, возникающие под влиянием зрительных впечатлений³.

Зрительные искажения представлены:

Искривляющие иллюзии

Иллюзия восприятия размера

Иллюзия глубины и объема

Иллюзия цвета и контраста

Иллюзия движения

Перевертыши

Двойственные образы

Невозможные объекты

Распознавание образа

Оптическое искусство

Рассмотрим некоторые из них. Искривляющие иллюзии, Иллюзию глубины и объема.

Искривляющие иллюзии

Если взглянуть на рисунок, выбранный для примера данной иллюзии, то он похож на покосившийся забор. Рисунок 7. Но, голубые полосы параллельны.

Чтобы проверить, я положил оранжевые полоски поверх голубых параллельно друг другу и перпендикулярно линейке. Рисунок 8. Теперь мы видим, что голубые полосы параллельны.

Искривление вызвано чередованием белых и черных ромбиков, которые создают мнимый угол наклона.

Делаем вывод: мы обманули зрение.

Иллюзия цвета и контраста.

Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета.

Для примера иллюзии на основе контраста я взял лист бумаги, цвет которого плавно переходит от светло-зеленого к темно-зеленому. Сверху наложил елочки Рисунок 9. Кажется как будто они разного оттенка, но это не так ,они одинаковые и я докажу. Это видно на Рисунке 10. Я расположил эти же елки на светло-зеленом фоне.

И в этом коварность контраста. Один и тот же цвет может казаться более теплым или холодным в зависимости от соседних с ним красок⁴.

И снова мы обманули зрение.

Иллюзию глубины и объема.

Некоторые художественные приемы позволяют создать на плоскости объемные предметы и располагать их в пространстве. Перспектива уже сама по себе является обманом – объект, расположенный на плоской картинке может нам казаться ближе или дальше. Иллюзия объема возникает за счет изменения пропорций изображений, поэтому они кажутся нам трехмерными⁵.

Сделаем самую простую стериокартинку Рисунок 11

Рисунок 11.

Чтобы ее создать, нужно обвести два банана, нанести параллельные прямые и кривые линии, а затем раскрасить их двумя цветами, чередуя их.

Сложнее создать 3D- иллюзию. Это называется 3D-art, которым занимаются уличные художники –мадоннари⁶. Рисунок 12.

Рисунок 12.

2.3 Скрытые образы.

Скрытые образы - это картинки-загадки, на которых под одним изображением маскируется иное, уловимое при более внимательном рассмотрении⁷.

Оптические иллюзии, встречающиеся в творчестве художников. На рисунке изображены фрагменты сказок А.С. Пушкина: «Колдун несет богатыря... Избушка там на курьих ножках стоит без окон, без дверей… Ветер по морю гукляет и кораблик подгоняет…» Рисунок 13.

Рисунок 13. А.С. Пушкина: «Колдун несет богатыря.

А если присмотреться, виден скрытый профиль Пушкина. Просто в близи наше зрение лучше воспринимает мелочи и мы можем увидеть мелкие детали, такие как героев сказок. А вот из далека наш взгляд улавливает крупные детали то есть профиль писателя.

А еще есть «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 или стрела будут обращены к вам. Рисунок 14

Рисунок 14. Амур, стреляющий из лука.

Посмотрев на рисунок 15, на нем мы видим картинку-перевертыш.

Рисунок 14. Картинка-перевертыш.

Мы видим на 1 изображении ворона сидит на дереве и в клюве держит сыр, а на второй ( перевернутой картинке) сыр у лисицы в руках.

А вот если посмотреть на изображение на рисунке 15, на нем мы видим изображение черной собаки, а слева от нее скрыта голова и лапа белой кошки.

Рисунок 15. Эффект последствия.

Уникальность рисунка в том, что если смотреть 30 секунд и перевести взгляд на белую его часть, то перед глазами появится светящийся образ собаки.

Есть ли этому объяснение? Да есть. В сетчатке нашего глаза есть палочки – так называемые светочувствительные клетки Рисунок 16.

Рисунок 16. Работа зрительных рецепторов.

Они помогают ориентироваться в темноте и реагируют на черный и белый цвет⁸. Когда мы смотрим на черно-белое изображение собаки, палочки устают из-за длительной работы, и, когда мы отводим взгляд на белую поверхность, они не справляются, не могут передать новую информацию в мозг. Поэтому образ собаки остается перед глазами и исчезает, когда палочки придут в себя⁹.

Примеры эффекта последствия различны, например смотря на рисунок17 30 сек, некоторые видят как лампочка загорается.

Рисунок 17. Эффект последствия.

2.4. Невозможное.

Невозможное - это объекты, которые не могут существовать по законам физики, математики и т.д. они прячутся под обычные объекты, и их неправильные формы и не сразу заметны.

Иллюзии восприятия всегда приковывали взгляд человека, картины, в которых что-то есть необъяснимое вызывали особый интерес, также как и невозможные фигуры. Рисунок 18.

Рисунок 18. «Вилка дьявола».

Ведь и в правду интересно, когда смотришь на одну часть рисунка и понимаешь, что такое может быть, а переводишь взгляд на другую часть — и такое возможно. Но вот когда смотришь на рисунок целиком, то мозг отказывается верить и пытается понять, как это возможно.

Чтобы создать невозможный треугольник, я вырезал чертеж, согнул по линиям и склеил в необходимых местах. Рисунок 19

Получилась необычная фигура, которая с определенной точки просматривается как объемный треугольник , но когда всматриваешься понятно, что такой треугольник не может существовать в нашем мире - два его бруска лежат в одной плоскости, а третий в другой.

Мы опять обманули зрение.

2.5. Комната Эймса.

Комната Эймса – это помещение неправильной формы, используемое для создания трехмерной иллюзии¹⁰. Эта комната названа в честь ее создателя – американского психолога и офтальмолога Альберта Эймса.

Дальняя стена комнаты расположена не под прямым углом к боковым стенам, а под очень острым углом к одной стене и, соответственно, под тупым углом к другой. Благодаря ложной перспективе, созданной узорами на стенах и полу (в данном случае - черно-белые клетки), мы воспринимает эту комнату прямоугольной. В результате оптической иллюзии, человек, который стоит в ближнем углу этой комнаты, выглядит великаном, а находящийся в дальнем углу - карликом. При передвижении человека из одного угла в другой, создается ощущение, что он увеличивается в размерах или уменьшается¹¹. Рисунок 20.

Рисунок 20 . Комната Эймса.

Чтобы сделать макет такой комнаты, нужно вырезать заготовку , согнуть по линиям и склеить в нужных местах по инструкции. Получился трапециевидной макет, который поможет мне понять секрет данной комнаты.

Рисунок 21.

Рисунок 21. Макет комнаты Эймса.

Для этого я взял двух одинаковых лего человечков Рисунок 22. И поставил одного из них в острый дальний угол комнаты, а второго в тупой (ближний) . затем заглянул внутрь и увидел великана и карлика Рисунок 23..

Оказывается, стены комнаты и отверстие для наблюдения расположены так, чтобы создать иллюзию прямоугольной комнаты. В ней лего-человечки воспринимаются как большой и маленький, а не приближенный и удаленный, как на самом деле. Рисунок 24.

Рисунок 24. Схема комнаты Эймса.

Эти знания широко используются в кинематографе для создания декораций, отвечающих принципам комнаты Эймса. Например, так был снят эпизод встречи хоббитов и Гэндальфа в фильме «Властелин колец» И опять мы делаем вывод, что зрение можно обмануть.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теперь я могу 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. Мы смотрим глазами, а видим мозгом, зрение можно обмануть. Для этого мы создаем, а иногда и природа создает оптические иллюзии. Под их влиянием зрение передает в мозг новые образы, анализируя которые, мозг ошибается.

Полученные в процессе исследования знания и накопленные факты позволили мне научиться создавать оптические иллюзии самому и управлять ими. Создание своих оптических иллюзий – это интересное занятие, и я буду продолжать свой альбом новыми снимками и макетами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

А. Ликум «Все обо всем». Энциклопедия для детей.-Москва, Компания «Ключ-С»1994

С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова «Толковый словарь русского языка». Москва, «АЗЪ», 1993

Что такое? Кто такой?. Москва, «Педагогика», 1990

Энциклопедический словарь юного физика. Составитель Чуанов В.А., Москва «Педагогика Пресс», 1995

Энциклопедия школьнику для любознательных детей разного возраста. Киев МП «Сканнер», 1994

Я познаю мир. Детская энциклопедия «Тайны человека», «АСТ», 2001

Я познаю мир. Детская энциклопедия «Физика», «АСТ», 1996