XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

«Мир не такой, каким кажется»

(Духовная мудрость)

Всю информацию об окружающем мире мы получаем с помощью основных органов чувств. Большую часть информации мы получаем через глаза. Мне стало интересно, верную ли информацию о реальности мы получаем через органы зрения. Насколько мы можем доверять глазам, можем ли полностью полагаться на получаемую от них информацию и не проверять ее другими средствами, например, средствами измерения

Почему человеку, смотрящему вдоль дороги, кажется, что дороги сходятся? Почему люди с портретов художников смотрят прямо на нас и следят за нами глазами?

Чтобы ответить на эти вопросы, я решила изучить разновидности

оптических иллюзий, причины их возникновения.

Тема моего проекта «Оптические иллюзии или Иллюзия обмана».

Цель, которую я перед собой поставила – выявить и объяснить причины возникновения обмана зрения.

Задачи:

1. Рассмотреть виды иллюзий и выяснить причины их возникновения.

2. Проверить как оптические иллюзии влияют на наше восприятие.

3. Продемонстрировать примеры иллюзий.

4. Провести исследование, в ходе которого можно будет определить процент объективности восприятия объекта учащимися моего класса.

5. Обобщить изученный в ходе работы материал и сформулировать вывод.

Гипотеза: «Мы смотрим не глазами, а мозгом».

Мы часто говорим об «обмане зрения». Наше восприятие несовершенно и иногда мы видим зрительные образы, мы можем наблюдать какое-то явление, даже зная, что оно невозможно. Это называется иллюзии восприятия. Таким образом иллюзии- это ложное или искажённое восприятие окружающего мира.

2.1 Причины возникновения иллюзий

Почему происходят оптические иллюзии? Человек воспринимает большую часть информации об окружающем мире благодаря зрению, но мало кто задумывается о том, как именно это происходит.

Зрительный аппарат человека – сложно устроенная система с определенным пределом функциональных возможностей. В неё входят: глаза, нервные клетки, по которым сигнал передаётся от глаза к мозгу, и часть мозга, отвечающая за зрительное восприятие.

Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от

окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом

смысле - это сильная собирающая линза. Хрусталик тоже линза. Роговица и

хрусталик - это две собирательные линзы, и изображение, проецируемое на

сетчатку, перевернутое. В сетчатке оптическая информация воспринимается

нервными клетками, кодируется в последовательность электрических импульсов и передаётся по зрительному нерву в головной мозг для окончательной обработки. Наш мозг пользуется имеющимися у него знаниями или предыдущим опытом, стараясь сделать изображение понятным. Но случается, что мозг ошибается! При передаче Мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз.

Мозг не ограничивается только восприятием изображения. Он обрабатывает его, переворачивает, сравнивает с уже виденными образами, доводит до конца незаконченные линии и додумывает несуществующие формы. Таким образом, на восприятие окружающей действительности большое значение оказывает предыдущий опыт человека.

Учёные и врачи выделяют 3 причины, по которым возникают оптические иллюзии:

- первая причина (физическая) состоит в том, наши глаза так воспринимают идущий от предмета свет, что в мозг приходит ошибочная информация;

- вторая причина (особенности зрения) заключается в ошибочной, неправильной передаче сигналов зрения посредством нервов, в результате мозг также получает неправильную информацию, что приводит к мнимому, искажённому восприятию;

- третья причина (психологическая) основана на нарушениях мозга (сбоях мозговой деятельности), который выдаёт неправильную реакцию.

В некоторых случаях иллюзия может возникнуть сразу по нескольким причинам.

2.2 Виды оптических иллюзий:

Все оптические иллюзии можно разделить на 2 группы:

Естественные -это те, что созданы природой. К таковым относятся: радуга, миражи, полярное сияние, ложные солнца, розовые облака на закате и многое другое.

Искусственные, созданы человеком -это самый большой раздел иллюзий. Он включает в себя и известные иллюзионные картинки, различные модели и т.д.

1. Иллюзии движения

Это явление возникает, когда при рассмотрении плоского изображения фигуры на нем начинают буквально оживать. Узоры на картинке разных размеров и выделяются яркими контрастными красками. Именно поэтому создаётся ощущение, что линии и изгибы двигаются.

Движущиеся картинки хороши тем, что они создают эффект реалистичности.

Рис.1 Динамическая картинка.

2. Зрительные искажения

Эти буквы кажутся неровными, правда? На самом деле буквы поставлены прямо( можно проверить линейкой). Причина тому сетчатый фон. Параллельные прямые кажутся непараллельными, если их рассматривать на фоне пересекающихся косых линий. Косые линии вводят в заблуждение мозг, который перестаёт распознавать форму.

Рис.2 Косые буквы.

3. Иллюзии цвета и контраст

Вся зрительная информация воспринимается с помощью глаз и передаётся в мозг, который подчас неверно её трактует. Так он может прибавить яркости, увеличить или уменьшить контрастность. Ты видишь то, что он тебе показывает. Одним из самых важных свойств глаза является умение различать цвета. На разном фоне и при разном контрасте восприятие цвета может искажаться.

Рис. 3 «Тёмных» и «светлых» ромбов тут нет. Они все одинаковые.

4. Кажущиеся фигуры

Эти иллюзии связаны с тем, что на фоне разных объектов и фигур создаётся впечатление наличия несуществующих фигур.

Равностороннего белого треугольника на самом деле нет. Он только кажется.

Рис. 4 Классический пример-треугольник Каниша.

Рис. 5 Куда указывают стрелки? Наружу или во внутрь?

5. Иллюзии соотношения фигуры и фон

Эти иллюзии связаны с тем, что фон можно одновременно воспринимать объектом и наоборот.

Классический пример соотношения фигуры и фона

Рис. 6 Здесь можно увидеть как вазу, так и два лица.

6. Иллюзии восприятия глубины

Как расположены здесь кубы? Где 2 куба -вверху или внизу? Ответы на эти вопросы зависят от того как мы будем рассматривать рисунок. Если направить взор на левую часть, то увидим 2 куба внизу, если смотреть с право налево, то 2 куба наверху. Таким образом эта иллюзия связана с тем, что при разной фокусировке взгляда поверхность выглядит то выпуклой, то вогнутой.

Рис. 7 Восприятие глубины.

Нельзя утверждать большой или маленький кусок сыра изображён на рисунке.

Рис.8 Сырная иллюзия.

7.Двойственные картинки

 

Рис. 9 Человек или лошадь?

Некоторые изображения специально создавались так, чтоб мозг мог

интерпретировать их двояко. В наших силах заставить его переходить от одного варианта к другому!

Рис. 10 Лягушка или конь?

 

Рис. 11 Девушка и череп.

8.Иллюзии невозможной фигуры

Треугольник Пенроуза один из видов оптических иллюзий.Фигура, кажущаяся на первый взгляд проекцией обычного трёхмерного объекта, при внимательном рассмотрении которой становятся видны противоречивые соединения элементов фигуры. Создаётся иллюзия невозможности существования такой фигуры в трёхмерном пространстве.

Рис. 12 Треугольник Пенроуза.

Рис. 13.Невозможный куб Эшера.

Рис. 14 Никогда не заканчивающаяся лестница.

9. Иллюзии перевёрнутой картинки

Перевертыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта.

Рис. 15 Злой фокусник и заяц.

10. Иллюзия следящего взгляда

Почему нам под любым углом будет казаться, что герой картины поворачивается вслед за нами? Во всем виноваты свет, тень и перспектива. На картине они не меняются, и поэтому, если человек нарисован смотрящим на нас, он останется таким даже тогда, когда мы сменим месторасположение.

Рис. 16 Иллюзия следящего глаза.

11.Иллюзии восприятия размера

Человек на заднем плане и человек - карлик на переднем плане при измерении оказались одного роста, хотя смотря на картинку в это трудно поверить

. Рис. 17 Два человека.

Рис. 18 Человек и кошка.

Рис. 19 Комната Эймса.

Комната Эймса представляет собой помещение, в котором человек, стоящий в одном углу, кажется великаном, а в другом – карликом. При этом, когда великан начинает идти к карлику, то он начинает резко уменьшаться в размерах, и соответственно, наоборот, карлик «растёт» приближаясь к великану.

Весь секрет в конструкции помещения. Комната имеет не прямоугольный периметр, как это кажется наблюдающему, а форму неправильной трапеции. Один из углов на самом деле находится к наблюдателю гораздо ближе, чем другой. Но сам интерьер помещения выполнен таким образом, что нет никаких признаков разности расстояния. 

12. Живой портрет

Причиной появления иллюзии живого портрета, чаще всего в случае портретов - художественных произведений, оказывается особое расположение теней на верхней части лица и около глаз, которое скрадывает иногда и лёгкий поворот головы, и некоторое смещение зрачков к краям глаза, и взгляд кажется обращённым не в сторону, а непосредственно на нас.

Рис. 20 Живой портрет.

Приложение

3.Экспериментальные исследования восприятия иллюзий

Рассмотрев примеры иллюзий. Я решила опытным путём проверить на себе, а также что видят другие люди на картинках. Для эксперимента я отобрала картинки разных видов иллюзий

Рис.1 Восстановленный мост.

Не закрывая глаза, я прислонилась носом к месту, где отсутствует пролёт моста, и через некоторое время края моста сошлись. Все полностью совпало с описанием.

Рис.2 Фантастические видения.

Далее, для проведения эксперимента я взяла картонную трубку и поднесла её к правому глазу. Левую руку подняла ладонью к себе и держала перед левым глазом. Смотрела правым глазом в трубку, не закрывая левый глаз. Через некоторое время мне показалось, что на ладони дырка.
И в этом эксперименте все совпало с описанием.

Рис.3 Исчезающие пятна.

Если смотреть непрерывно на чёрную точку, то цветные пятна исчезнут.

Рис.4 Мерцающие точки.

При рассмотрении кружки кажутся мерцающими, хотя на самом деле они белые.

В ходе дальнейшего исследования я узнала о том, что оптические иллюзии создаются таким образом, что она может определить, являетесь ли человек логиком или интуитом, основываясь на том, что он видит первым на картинке.

Рис.5 Горы и медведи.

Расшифровка результата:
"Если человек увидел сначала трёх медведей, значит, у него аналитический склад ума, он умеет анализировать факты, цифры и придерживаетесь логического подхода. Он не действуете импульсивно. Люди с аналитическим складом ума склонны не рассматривать проблему в целом, а разбивать её на отдельные части, чтобы облегчить её решение, позволяя им легко решать проблемы, требующее внимательного отношения к деталям

Однако люди, которые видят горы раньше, чем медведей, - это "интуитивные мыслители". Это означает, что при решении проблем они склонны следовать с воим инстинктам, которые, как правило, оказываются верными. Эти люди уверены в своей интуиции, даже если другие люди дают им противоположные советы. Несмотря на то, что они обычно следуют своей интуиции, такой подход к делу также означает, что они могут иногда упускать факты и полагаться на свой прошлый опыт в принятии решений. Однако эта черта не означает, что интуитивные люди нерешительны, поскольку они, как правило, умеют принимать решения самостоятельно. Они обладают способностью оценивать ситуацию в целом, а при решении проблем, скорее всего, будут мыслить нестандартно.
Далее, на просторах интернета я нашла иллюзию которая вызвала широкий резонанс мнений. Это платье, цвет которого все видят по разному. Одни видят в сине-чёрных оттенках, а другие в бело -золотых. Прошло 7 лет, а люди до сих пор спорят : Какого же цвета платье?

И я провела опрос в своей семье.
Принимали участие члены семьи разного возраста
Я 13 лет
Братик 8 лет
Мама 42 года
Папа 42 года
Бабушка 65 лет

По результатам опроса я выяснила ,что все кроме мамы видят платье в бело-золотых тонов ,мама видит в сине- чёрных. Отсюда вывод, что восприятие оптических иллюзий не зависит от возраста и пола.
И в заключении своего исследования мне стало интересно как дети моего возраста реагируют на оптические иллюзии и знают ли они что это такое?
В своем классе я попросила ребят ответить на мои вопросы. В эксперименте приняли участие 34 человек (17 девочек и 17 мальчиков)

7"Б" класса.

В от что у меня получилось:

1. Что вы увидели первым?

Лицо мужчины	Читающая девушка
21 человек	13 человек
61%	39%

2. Что вы увидели первым?

Мужчина с усами	Спящая девушка
28 человек	6 человек
84%	16%

3. 4	8	Невозможно сосчитать
   12 человек	7 человек	15 человек
   39%	15%	46%

   Сколько ног у слона?

4. Что вы первым увидели на картинке?

Мост	Корабли
26 человек	8 человек
76%	24%

Таким образом, проанализировав ответы одноклассников, я определила процент восприятия иллюзий школьниками. Примерно 62 % ребят подвержены иллюзиям.

4. Выводы.

Также в своём исследовании изучая оптические иллюзии, я поняла, что они незаметно проявляются в повседневной деятельности, научных наблюдениях и экспериментах, искажая оценки различных величин (длины, ширины, угла, кривизны и т.д.), искажая окружающую действительность.

Знания об оптических иллюзиях помогли мне понять, почему архитекторы специально изменяли пропорции сооружений, отклоняли элементы от вертикали или горизонтали, искривляли их контуры. Благодаря этому они добивались большей монументальности, монолитности, устраняли искажения при зрительном восприятии.

Также я поняла, что зная об оптических иллюзиях, можно значительно зрительно сузить, расширить помещение. Например, горизонтальные полосы «растягивают» помещение, вертикальные полосы «сжимают» и «повышают» пространство. Мелкий орнамент зрительно увеличивает помещение, крупный - уменьшает.

Я узнала, что оптическую иллюзию часто используют в дизайне одежды. Например, уменьшают талию с помощью очень широких юбок, делают ноги длиннее с помощью завышенной линии талии, создают иллюзию маленькой головки большим воротником, увеличивают рост с помощью вертикальных декоративных отделок в костюме. Также в чёрной одежде человек кажется стройнее.

Также я узнала, что оптические иллюзии использовали при ведении военных действий. Во время I Мировой войны корабли и самолёты разрисовывали яркими зигзагами, чтобы исказить их контуры.

Оптические иллюзии широко применялись и продолжают применяться в изобразительном искусстве. Во второй половине 20 века возникло художественное направление поп-арт, основанное на применение в искусстве различных оптических иллюзий.

Заключение.

1. Познакомившись с оптическими иллюзиями, я многое о них узнала: какими они бывают, почему возникают. Я выяснила, что достаточно  часто наши глаза воспринимают окружающую действительность в искаженном виде. Это обусловлено как физиологическими, так и психологическими причинами.

2. С оптическими иллюзиями сталкивается каждый здоровый человек в своей повседневной жизни и деятельности.

3. Моё исследование доказало (большая часть моего класса подвержена иллюзиям), что искажения зрения, присуще каждому из нас. Информация приходит в наш мозг через глаза, и человек не всегда сможет реально оценить увиденную ситуацию. 

4. Оптические иллюзии успешно и давно применяются человечеством в таких сферах деятельности как архитектура, дизайн интерьера и одежды, искусство.

4. Список литературы:

1. Большая книга экспериментов для школьников/ под ред. Мейяни А.-М.:Росмэн-пресс, 2012

2. Карпушина Н. Секреты древних зодчих или как перехитрить зрение// Наука и жизнь, №2, 2010.

3. Перельман Я.И. Занимательная физика. В двух книгах (книга I, книга II) «Тезис», 1994г.

4. Суперкнига для юного учёного/В. Шваб.-Москва, 2018г.

5. Энциклопедия для детей. Том18 Человек. Ч1/-Аванта+, 2001г.

6. https://bp21.livejournal.com/103607.ml

7. https://www.factroom.ru/nauka/optical-illusions-guide

13