"Волшебный мир оптических иллюзий"

Муниципальная

 учебно – исследовательская конференция учащихся

«К основам наук» 

Научно- исследовательская работа        

              Работу выполнила

                                                                                                            ученица 11 класса

МБОУ

 «СОШ №10

пос. Каменский».

Юрк Алина. 

                                                                                        Научный руководитель:

                                                                      учитель физики первой категории

                                                                                              МБОУ «СОШ №10

пос. Каменский».

Каленюк Наталья Васильева.

пос. Каменский

2014 г.

Заявка для участия

в муниципальной учебно-исследовательской конференции учащихся

«К основам наук»

Подпись директора школы:__________________/В.И.Соина/

печать

Знакомый мир исчез,

а определенность и

неопределенность

поменялись местами.

                                                                                        Виктор Вазарели

Введение

 Актуальность темы. Больше всего сведений об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Мы часто не сомневаемся, что реальный мир именно таков, каким мы его видим. Но так ли это на самом деле? Проблема иллюзий и оптических явлений меня заинтересовала после того, как я посмотрела документальный фильм об иллюзиях. Для меня она является очень актуальной так, как я хочу узнать, что является источником иллюзий, откуда они происходят, при каких условиях, и вообще об их проявлении и применении в жизни. 

Цель  работы – изучить особенности взаимодействия мозга и зрения человека, и возникновение в результате этого  зрительных иллюзий.
Задачи: 1. Познакомиться со строением глаза и узнать каким образом

         видит человек;
2.  изучить зрительные иллюзии ;

3. объяснить природу возникновения оптических иллюзий;

4. провести эксперимент, доказывающий возникновение зрительных иллюзий;

5.  узнать, действительно ли реальный мир не таков, каким мы его видим.

6. найти практическое применение зрительных иллюзий и их влияние на человека.
     Объект исследования: зрение человека.
     Предмет: зрительные иллюзии.
     Гипотеза исследования: реальный мир отличен от того, что мы видим своими глазами.

Основная часть.

             Можно ли увидеть то, чего в действительности не существует? Оказывается, можно. Более того, уже не один век люди снова и снова поддаются на восхитительный обман оптических иллюзий. Со времен древности до наших дней архитекторы и художники продолжают совершенствовать свое умение вводить людей в заблуждение с помощью различных оптических эффектов. Например, давно замечено, что на темном фоне светлые предметы кажутся больше, чем на самом деле, а тёмные на светлом выглядят меньше. В оптике это явление получило название иррадиации. Еще в I веке до н.э. римский архитектор и художник Марк Витрувий, передал ее суть так: при сочетании светлого и темного свет «пожирает» мрак. Действительно, ветви деревьев в лучах солнца заметно истончаются, а человек в черной одежде кажется стройнее, чем в белой.

         Древнегреческие архитекторы применяли эту иллюзию на практике, делая колонны своих построек разной толщины. Например, угловые колонны знаменитого Парфенона - главного храма афинского Акрополя – шире соседних, а расстояния между угловыми и соседними колоннами уменьшены. Связано это с тем, что фоном для угловых колонн служит яркое небо, а для остальных – темный фон святилища храма. С помощью использованных «хитростей» архитекторам удалось добиться того, что со стороны все колонны выглядят одинаково, а разницу можно обнаружить только при непосредственном измерении.

            Свет и цвет играют огромную роль в восприятии действительности человеком. Некоторые цвета можно описать через физические понятия: тёплые – холодные (температура), лёгкие – тяжёлые (вес). Некоторые физические характеристики света имеют огромное значение для художников: сила света, освещенность, угол падения лучей и т.п. В физике же и астрономии для характеристики свойств объектов и явлений используется понятие цвет: «красная граница фотоэффекта», «чёрная дыра», «белый карлик», «цветные кварки» и т.п.

           Великие художники отлично разбирались в физике света: они заметили, что на зелёной ткани в глубине складок появляются красные тени, а на синей – жёлтые. Многие художники-импрессионисты работали в технике пуантилизма (живопись точками или запятыми, то есть тоже отдельными мазками). Главное для них – найти такие цвета, которые при взаимном влиянии создают свой собственный, новый цвет, а в сетчатке глаза при этом происходит их наложение, создавая общее впечатление воздуха и света.

          Не смотря на то, что оптическое искусство (оп-арт)  официально зародилось только в середине 60-х годов прошлого века, интерес к нему растет изо дня в день. Меня заинтересовало оно тем, что находится на стыке множества наук: физики света, физиологии глаза,  психологии и т.д.

Изучение литературы, периодической печати, поиски в Интернете показали, что, что оптическое искусство таит в себе еще множество нераскрытых тайн.

В каждом языке мира существует как минимум 2 слова для обозначения зрения, например, «смотреть» и «видеть». А еще бывают «всмотреться», «присмотреться», «приглядеться». Это всё потому, что мы смотрим глазами, а видим мозгом.  Глаза и мозг постоянно обманывают друг друга, создают несуществующие образы, а порою мешают увидеть главное.

   Человек воспринимает большую часть информации об окружающем мире благодаря зрению, но мало кто задумывается о том, как именно это происходит. Чаще всего глаз считают похожим на фотоаппарат или телекамеру.

Но  человек видит таким образом:
1.       Свет проходит сквозь зрачок к хрусталику.
2.         Затем он попадает на сетчатку.
3.         Сетчатка передает импульс зрительному нерву.
4.        Зрительный нерв посылает сигнал мозгу.
5.         Мозг переводит сигнал в зрительный образ. ( Приложение 1)

Так что же всё-таки  "видит" наш мозг?

Наш мир полон зрительной информации. Мозг справляется с ней только благодаря накоплению образов, которые помогают не напрягаться каждый раз, видя одни и те же предметы или явления: свет и тень, размер, форма объекта и расстояние до него. Мы не сомневаемся, что реальный мир именно таков, каким мы его видим. Но иногда это неправильно. Например, угадайте – сколько здесь изображено лошадей. 4 или 5? (Приложение 2).  На самом деле – здесь нет ни одной лошади! Это всё – просто пятна. Остальное просто «дорисовывает» ваш мозг.

Итак, оптическая иллюзия – это впечатление о видимом предмете или явлении, не соответствующее действительности, т.е. оптический обман.

Раздел I.      Классификация оптических иллюзий     

Иллюзии восприятия размера.

На рисунке белый квадрат на черном кажется больше черного квадрата на белом фоне (Приложение 3). На самом деле фигуры одинаковы. Эта иллюзия объясняется тем, что светлые предметы на темном фоне кажутся больше своих настоящих размеров и как бы захватывают часть темного фона.

Часто иллюзии объясняются тем, что свойства фигуры мы ошибочно переносим на ее части. Отрезки на рисунке равны, хотя верхний и кажется больше (иллюзия Мюллера-Лайера) (Приложение 3).

         На рисунке внутренний круг слева кажется больше правого внутреннего круга (Приложение 3). 

Особым типом иллюзий восприятия размера является переоценка вертикальных линий по сравнению с горизонтальными. (Приложение 3). Вертикальная линия кажется как более длинная.

Иллюзии искажения:

Многие иллюзии объясняются способностью нашего зрения преувеличивать видимые нами на плоских фигурах острые углы. Из-за преувеличения острых углов искажаются и истинные соотношения частей видимой фигуры.

На рисунке параллельные линии кажутся непараллельными (Приложение 4).

На следующем рисунке прямолинейные стороны квадрата кажутся искривленными, а весь квадрат — деформированным.

«Фигура» и «фон».

Чем больше контраст яркости, тем лучше заметен объект и тем отчетливее видны его контур и форма. (Приложение 5). Легче выделяется то, что в действительности является отдельным предметом и хорошо знакомо из прошлого опыта.

Иллюзия восприятия глубины и объема.

Мы привыкли, что объем предмета легко передать на бумаге с помощью света и тени. Однако и некоторые контурные рисунки создают нам впечатление объемности изображения, его глубины. А иногда возникает рисунок - загадка!

Какая часть кольца находится сзади, а какая - спереди? (Приложение 6).

Двойственные образы

На одной картинке изображено несколько образов, один видится сразу, а другой нужно найти. Посмотрите, например, вот эту иллюзию (Приложение 7). Сможете быстро увидеть девушку и старуху? Сперва видится только старуха или девушка. Нужно приложить немало усилия, чтобы увидеть второй образ. В жизни аналогично. Мы делаем вывод, основываясь на первой оценке, забывая, что есть и альтернативные равноправные варианты.

Перевертыши

Перевёртыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта. Одной из таких иллюзий является «уткозаяц», «веселый и злой мужчина», «грустный король и веселый шут» и многие другие (Приложение 8).

Скрытые образы

Глядя на летящие облака, мы пытаемся увидеть в них всевозможные фигуры. Это еще одна из разновидностей оптических иллюзий. На рисунках и картинах художников также возможно увидеть неожиданные образы. Если не знать, что изображено на этих рисунках, то увидеть рисунок практически невозможно. Однако, если известно, что нарисовано, то увидеть рисунок легко. Эти типы зрительных иллюзий особенно ярко демонстрируют избирательность восприятия и влияние знания об объекте на процесс восприятия. Например, вот одна из фотографий, которую может сделать любой турист, посетив руины инков в Перу (Приложение 9). И еще один пример распознавания образов - знание того, что на рисунке изображен Иисус Христос, поможет его увидеть (Приложение 9).

Иллюзии движения

Круги, нарисованные на бумаге... вращаются! (Приложение 10). Медленно, но вращаются! Эффект усиливается если рассматривать изображение с небольшого расстояния.

Глядя на рисунок из кофейных зерен, расположенных определенным образом (Приложение 11), создается впечатление, что рисунок "дышит", совершая волнообразные колебания, существующие только в нашем сознании.

Комната Эймса

Комната, придуманная художником, психологом и офтальмологом Адельбертом Эймсом в 1946 году, представляет собой пример трёхмерной оптической иллюзии. Комната спроектирована таким образом, что при взгляде спереди кажется обычной. На самом деле, форма комнаты представляет собой трапецию, где дальняя стена расположена под очень острым углом к одной. Правый угол, таким образом, значительно ближе к наблюдателю, чем левый (Приложение 12). Прочный опыт — представление о реальных соотношениях стен в комнате настолько доминирует, что извращенные соотношения стен на макете не воспринимаются, и человек, который помещается у дальней стены комнаты, начинает казаться значительно меньше, чем человек, помещенный у ее передней стены. За счёт иллюзии, усиливаемой соответственно искажёнными шахматными клетками на полу и стенах, человек, стоящий в ближнем углу, выглядит великаном по сравнению со стоящим в дальнем. Когда человек переходит из угла в угол, наблюдателю кажется, что он резко растёт или, наоборот, уменьшается (Приложение 12).                                                                  

Иллюзия Гарднера

Удивительная иллюзия настольного дракона из бумаги, была изобретенная Джерри Андрусом для пожертвования Гарднера. На создание этой идеи его вдохновил знаменитый профессор Ма́ртин Га́рднер - американский математик и  писатель. Среди произведений Гарднера есть очерки по истории математики, математические фокусы и «комиксы», задачи на сообразительность. Иллюзия заключается в том, что когда вы перемещаетесь по комнате, дракон внимательно наблюдает за вами, поворачивая свою голову вслед за вами. Из-за чего возникает такой эффект? Все просто. Когда мы смотрим на какой-либо объект, наш мозг пытается распознать его форму и делает это на основе повседневного опыта. Когда мы перемещаемся, то заранее представляем траекторию движения объекта. Этот дракон специальным образом раскрашен и наблюдателю кажется, что его голова выпуклая, хотя на самом деле это не так! (Приложение 13).

Раздел II.               Практическое применение

Оптические иллюзии помогают обнаружить некоторые закономерности зрительного восприятия, поэтому им уделяют пристальное внимание псиxoлоги.

Также это важно не только для художников, но также для всех, кто участвует в создании книги, журнала и т.д. В древние времена иллюзиями развлекались в основном художники да архитекторы. Создание оптических иллюзий часто было темой работ и Сальватора Дали, и Мориса Эшера. Леонардо да Винчи тоже рисовал картины с "подвохом. Современные художники также их используют. Французский художник обернул здание непромокаемым брезентом, на котором изобразил то же самое здание. Современные художники также их используют. Французский художник обернул здание непромокаемым брезентом, на котором изобразил то же самое здание. С оптическими иллюзиями мы часто встречаемся в повседневной жизни. Подобрав правильный рисунок на обоях, мы можем зрительно расширить небольшую комнату. Выбрав нужную расцветку ткани, можно скрыть недостатки своей фигуры. Дизайнеры, которые разбираются в оптических геометрических эффектах, могут создать рекламу, которая привлечет внимание даже незаинтересованных лиц. Например, владельцы одного из магазинов посадили женские манекены на окна над магазином .

Еще более широкое применение зрительные иллюзии находят в изобразительном искусстве и в особом цирковом жанре – иллюзионизме.

Заключение

По ходу рассмотрения этих природных «иллюзий», я немного разобралась в сути их происхождения. Разумеется, я полностью не смогла открыть тайны этих природных «обманов зрения», так как с ними еще разбираются многие ученые.

Каждый человек может видеть их по разному, в зависимости от психологического состояния, физического состояния и тому подобных фактов

Какая же польза может быть от просмотра картинок с иллюзиями?

Оптические иллюзии дают ключи к работе нашего мозга. Они могут помочь нам быстрее думать, улучшить память, лучше усваивать информацию и использовать весь потенциал своего мозга.

Это отличный способ заставить мозг потрудиться. Во время поиска второго образа идет тренировка глазных мышц, которые укрепляются, зрение становится более острым.    Воображение развивается, поскольку пытается найти какое либо решение, совмещенное с реальностью.

Просмотр иллюзий - отдых с пользой для ума.

При желании можно создать любую иллюзию, главное - уметь различать реальность от заблуждений. Ведь счастливыми на самом деле нас делают только реальные вещи и чувства. Ищите иллюзии вокруг, и вы больше узнаете о себе. Но при этом избегайте иллюзий в том, что важно, и цените настоящее.

Расскажи о 3D – это тоже иллюзии

Список литературы и интернет – источников

Бах Р. «Иллюзии»,изд.»София»,2009г.,160с.

Сарконе Джанни А., Ваэбер Мари-ДжоИзд.: Арт-родник, 2013 г.,128с.Эл Сикл, Новое измерение. Оптические иллюзии, 2003,Изд.АСТ, Астрель, 168с.
Иван Мосин, Мировое искусство. Оптические иллюзии в живописи и графике Изд.: Кристалл , 2007 Формат: PDF Размер: 102,07 Мб

http://www.labirint.ru/books/380420/

http://project.1september.ru/subject.php?sb=11

http://delaruk.ru/load/masteru/

 http://images.yandex.ru/yandsearch

http://www.youtube.com

Приложения: