אשליות חזותיות (אופטיות). אשליות כאשר חפץ זז

אשליות ויזואליות (אופטיות).
אשליות חזותיות (אופטיות). / אשליות כאשר האובייקט זז

אשליות בתנועה של חפץ. אנציקלופדיה של אשליות חזותיות

אשליות חזותיות

הפיזילוג הרוסי הגדול I. M. Sechenov, בסוגיית התפיסה החזותית של תנועות, עמד על נקודת מבט חומרית. הוא כתב: "... ביחס לתנועות שהעין יכולה לעקוב אחריהן, המדומיין והממשי חופפים זה את זה". מסתבר שכאשר מושא ההתבוננות זז, נתקלים גם במספר אשליות ראייה, הנובעות מתכונות מסוימות של מנגנון הראייה שלנו.

אפילו קלאודיוס תלמי (המאה השנייה לספירה) ב"אופטיקה" שלו אומר שאם מכניסים מעגל עם מגזר צבעוני לסיבוב, אז כל המעגל נראה לנו כצבע. ברור שאפילו הקדמונים ידעו ששריפה הנעה במהירות מסוימת במעגל הופכת עבורנו לטבעת אש מתמשכת.

לעין שלנו יש את היכולת לשמור על רושם חזותי לשבריר שנייה, למרות שהאובייקט הנראה כבר נעלם משדה הראייה.

לתחושה החזותית של האור לוקח זמן מה להתרחש. אם פתאום מופיע משטח מואר בבהירות מול העין המותאמת לכהה, אזי התחושה החזותית ממנו עולה לאחר כ-0,1 שניות. עם הבדל קטן יותר בבהירות שדה ההסתגלות ובמשטח האור המתקבל, זמן זה עולה ל-0,2-0,3 שניות, עם גדול יותר הוא מצטמצם. יחד עם זאת, עוצמת התחושה החזותית המתעוררת בהתחלה עולה בחדות - ה"פלאש" נראה בהיר יותר מאשר במציאות, אבל אז תחושת הבהירות הרגילה "מגיעה" מהר יחסית. לאינרציה זו של הראייה מתווספת האינרציה של מערכת העצבים, בה האות מאברי הראייה ואות התגובה מהאיבר המוטורי מתפשט, אמנם במהירות רבה, אך לא במהירות אינסופית. ממוצע של 0,19 שניות חולפות מרגע מתן אות בעוצמה בינונית ועד לרגע שהאדם מגיב. עבור יחידים, זמן זה נע בין 0,15 ל-0,225 שניות. כאשר אדם קולט אות בעין אחת, הוא מגיב לאות זה לאט יותר: ה"פיגור" הוא בערך 0,015 שניות.

רק במחצית הראשונה של המאה ה-1825 החלו להשתמש בתכונה זו של התפיסה החזותית של עצמים נעים. אז, בשנת 125, נבנה בצרפת מכשיר, מה שנקרא "טאומטרופ" *, שהוא חתיכת קרטון, שבצד אחד שלו, למשל, כלוב מצויר, ומצד שני - ציפור ( איור XNUMX).

* (מיוונית: "טאומה" - מיקוד, "טרופ" - גלגל.)

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 125. ניתן לראות את הציפור הזו יושבת בכלוב

עם סיבוב מהיר ותצפית בו-זמנית על שני צידי הקרטון, הציפור תיראה כאילו היא יושבת בכלוב. אתה יכול לצרף פיסת קרטון עם ציורים משני הצדדים לציר של החלק העליון. את אותו ניסוי אפשר לעשות עם קלף שבצדו האחד סוס דוהר וג'וקי בצד השני (איור 126). אפשריות מספר גרסאות מגוונות ביותר של צעצוע זה: צייד ללא משחק ועם משחק, שני חלקים נפרדים של אותה מילה, בלרינה בנפרד מבן זוג וכו'.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 126. אם כרטיס קרטון עם תמונה של סוס דוהר בצד אחד וג'וקי בצד השני מסובב במהירות על חוט מתפתל, אז נראה רוכב על סוס (כפי שמוצג כאן למטה)

אגב, אשליה של ציפור שנמצאת בכלוב אפשר להשיג בדרך אחרת. כדאי לקחת חצי מהגלייה ולהניח אותה אנכית בין הציפור לכלוב כדי שהצל של הגלויה לא ייפול על התאנה. 125, ואז הישען את הגלויה יחד עם הציור אל האף והסתכל בעין אחת בכלוב, ובשנייה בציפור. במקרה זה, מתברר שהציפור זזה ונכנסה לכלוב. אשליה זו מוסברת על ידי מיזוג התמונות של האובייקט בעין ימין ושמאל במוחנו לתמונה ויזואלית אחת (אפקט סטריאו).

בשנת 1829 בנה הפיזיקאי הבלגי י. פלאטו מכשיר, שאותו כינה "פנוקיסטיסקופ" *, המורכב (איור 127) מעיגול קרטון המחולק למספר סקטורים בעלי אותו מספר חלונות; הסקטורים מכילים תמונות של מפצל עצים בעמדות עוקבות בעת פיצול בול עץ עם גרזן. אם תעמדו מול מראה ותסתכלו דרך החלון בזמן שהעיגול מסתובב במהירות, תקבלו רושם של מפצל עצים.

* (Phenakistiscope הוא חזון מטעה.)

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
איור. מספר

ידועה גם ספירלת הרמה, שעליה ניתן לראות דפוס תנועה עקבי. אם הדיסק עם הספירלה (איור 128) מסובב עם כיוון השעון, אז לאחר קיבוע ארוך שלו עם העין, אנו מקבלים את הרושם של כיווץ כל ענפי הספירלה למרכז; כאשר הספירלה מסתובבת בכיוון ההפוך, אנו רואים את ההתרחקות של הספירלות מהמרכז לפריפריה. אם לאחר בחינה ארוכה של ספירלה נעה, נסתכל על עצמים נייחים, נראה את תנועתם בכיוון ההפוך. אז, למשל, אם, לאחר התבוננות ארוכה על האזור מחלון רכבת נוסעת או על מים מחלון ספינת קיטור, נעביר את מבטנו אל חפצים נייחים בתוך הקרון או ספינת הקיטור, אז נראה לנו שהם גם זזים, אבל בכיוון ההפוך. אשליות אלו קשורות לתמונות נעות עוקבות.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
איור. מספר

כולם מכירים את אשליית הראייה, כאשר מחלון רכבת עומדת רואים איך רכבת שכנה נוסעת. אתה מרגיש שהרכבת שלך עוזבת לאט את התחנה. אתה כבר רגיל לקשר בין תמונות נעות בנפשך לבין התנועה שלך.

אתה מסתכל דרך החלון מרכבת שליחים שנוסעת במהירות של 60 קילומטרים לשעה. פרחים אדומים גדלים על מורדות הסוללה, ואתה רוצה להכיר אותם: מה הם ורדים, פרגים או דליות? עם זאת, הפרחים מרצדים ולא ניתן לזהות אותם, למרות שהרכבת נעה רק 16 מטר בשנייה. ידוע שהסנונית עפה במהירות של כ-90 מ' לשנייה ותופסת חרקים זעירים בזבוב, עפה כמו חץ דרך חורים מעט גדולים ממנה. כתוצאה מכך, היא רואה את כל החפצים סביבה, ורשמיה החזותיים אינם מתמזגים. אדם לא יכול לעקוב אחר הפרטים של תנועות מהירות יותר או פחות. לכן לפעמים נראה לנו מוזר לצלם תמונות של אדם מהלך וכו'. נכון יהיה לומר שמציאות הדברים, כפי שהם נתפסים בראייתנו, מועברת בצורה מדויקת יותר על ידי אמנות יפה מאשר על ידי צילום מיידי. בעקבות "צעצועים" כמו אלה שמוצגים באיור. 125-127, ואחריו מספר המצאות המאפשרות לראות דמויות נעות כאשר הדיסקים מסתובבים.

כל המכשירים הללו היו מבשרי הקולנוע המודרני, ובעצם, הפעולה של כולם מבוססת על יכולת העין לשמור על אפקט האור שנוצר עליה למשך זמן מה. העין עדיין "רואה" את מה שכבר נעלם למשך כ-0,1 שניה. לכן, בקולנוע המודרני, כאשר מחליפים 24 פריימים בשנייה וכאשר חלון המקרן חסום ברגע של החלפת המסגרת עם מסך מיוחד (אובטורטור), העין שלנו לא מבחינה בשינוי הזה ואינה קולטת את תנועת הקלטת, אלא התנועה האיטית יותר של הדמויות המוקרנות על המסך.

ניתן לראות בנוחות את ניגודיות הבהירות הבו-זמנית של משטחים אכרומטיים, בנוסף לשיטה המוצגת באיור. 107, באמצעות הדיסק איור. 129.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
איור. מספר

אם הדיסק הזה מסובב במהירות סביב צירו, אז מתקבלות שש טבעות, שהבהירות שלהן משתנה מלבן בקצה לשחור במרכז הדיסק.

אובייקטיבית, לטבעות אלו תהיה אותה בהירות על כל הרוחב הרדיאלי שלהן; סובייקטיבית, כאשר כל טבעת נמצאת במגע עם טבעת בהירה יותר, היא נראית כהה יותר באופן ניכר; היכן שהוא נוגע בכהה הקרובה ביותר, הוא נראה בהיר יותר.

הלמהולץ מסביר זאת כהטעיה של שיקול הדעת שלנו, הוא אומר: "אדם בגובה ממוצע ליד גבוה מאוד נראה קטן, כי ברגע זה אנו רואים בבירור שיש אנשים גבוהים יותר, אבל אנחנו לא רואים שיש גם הנמוכים יותר. אותו אדם בגובה ממוצע, המונח ליד נמוך, ייראה גבוה." ברור שחווית הצללת הכתם הכהה על פני כל פני הדיסק במהלך סיבובו קשורה לתופעה של שימור הרושם החזותי. אותו ניסוי נעשה עם דיסק צבעוני כדי לבחון את תופעת ערבוב הצבעים.

השיטות הסטרובוסקופיות* הנהוגות כיום בטכנולוגיה למדידת משך תקופות של תהליכים המתרחשים במהירות מבוססות על העיקרון של שימור רושם חזותי למשך עשיריות השנייה. לדוגמה, צופה חמוש בתריס מהיר בוחן דרכו דיסק מסתובב, והתריס מופעל בדיוק ברגע כזה בזמן שבו הדיסק תופס עמדה מוגדרת בהחלט. עם תדירות תריס של יותר מ-10 פעמים בשנייה, חלק מהדיסק או רדיוס המצויירים עליו ייראה בעיני המתבונן כנייחים.

* (מהיוונית "סטרובוס" - מערבולת, מסתחררת.)

דרך נוספת להשיג אפקט סטרובוסקופי היא להאיר את החלק המסתובב הנחקר באמצעות הבזקי אור קצרי טווח. אם קצב החזרות של הבזקים עולה בקנה אחד עם מספר הסיבובים של החלק בשנייה, והמרווח בין הבזקים קטן מ-0,1 שניה, אז במקרה זה החלק המסתובב ייראה למתבונן כניח.

הטלוויזיה משתמשת גם בחוק שימור הרושם החזותי. במקרה זה, על המסך הזוהר של שפופרת הקרינה הקתודית של המקלט, קרן האלקטרונים, במהירות גבוהה מאוד, "מציירת" את תמונת התמונה שאנו רואים, נעה לאורך קווים אופקיים ומזזת אנכית מקו לקו. . למעשה, הוא חוזר בדיוק על התנועות של אלומת אלקטרונים אחרת הנעה באותו אופן על פני התמונה המתקבלת במשדר אולפן הטלוויזיה. בשל המהירות הגבוהה של אלומת האלקטרונים הנעה מהחלק העליון של המסך בקווים ועד לגבול התחתון שלו, איננו מבחינים בתנועה זו, אך אנו תופסים את התמונה כולה כמכלול. שיטת קרן האלקטרונים לפירוק תמונה המשודרת למרחק רב הוצעה לראשונה בשנת 1907 על ידי המדען הרוסי B.L. Rosing.

אשליה מעניינת מאוד הקשורה להופעת צבע על דיסק מסתובב בשחור-לבן (איור 130) נצפתה במאה הקודמת על ידי בנהאם וכיום משתמשים בה בניסויים פסיכופיזיולוגיים. על ידי סיבוב הדיסק ב-6-10 סיבובים לשנייה עם כיוון השעון באור בהיר מספיק, נבחין בטבעות צבעוניות על הדיסק. הטבעת המרוחקת יותר מהמרכז מקבלת גוון כחול-סגול, ואחריה טבעות ירקרקות, צהבהבות ואדמדמות. כאשר הדיסק מסובב נגד כיוון השעון, סדר הטבעות הצבעוניות הפוך. על הטבעת ההיקפית של דיסק אחר המוצג באיור. 131, מופיע ציפוי אדמדם, ובפנים הוא כחלחל, כמובן, אם מכניסים את הדיסק הזה לסיבוב. ככל שמהירות הסיבוב עולה, הציפוי הכחלחל נעלם, והדיסק כולו ייראה אדמדם.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
איור. מספר

הופעת הצבע בעת שינוי מהירות ההחלפה של פסים שחור ולבן מושכת כעת את תשומת לבם של חוקרים העוסקים בבעיות הטלוויזיה הצבעונית. עם זאת, ההסברים הקיימים לאשליה זו אינם יכולים להיחשב שלמים וממצים.

תנועות אשליה רבות מוסברות הן על ידי תופעת שימור הרושם החזותי, והן על ידי כמה תופעות פיזיולוגיות שטרם הובהרו מספיק המתרחשות בתהליך התפיסה החזותית (איור 132-135).

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 132. מקבעים את עינינו בעיגול שחור ימני או שמאל אחד ומנערים את התמונה, נראה שהעיגול השחור מתגלגל במורד המצנח.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 133. בעת נדנוד של דמות זו ימינה ושמאלה, ניתן לראות את תנועת העיניים על הפנים המתוארות כאן

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 134. כאשר התמונה מסובבת, נראה שכל הטבעות מסתובבות. האשליה מבוססת על עקרון האפקט הסטרובוסקופי.

אשליות חזותיות (אופטיות) / אשליות כאשר חפץ זז
אורז. 135. אם העין ממוקמת בנקודה שבה מתכנסים המשך הסיכות המתוארות כאן, והציור מתנודד מעט, אז נראה שהסיכות ננעצות בגיליון בצורה אנכית ומתנדנדת.

ידועות מספר תופעות של תנועה אשלייתית כאשר נצפים חפצים נעים דרך חריץ או חור קטן במסך. כך, למשל, אם מזיזים דיסק עגולה מול חריץ במסך מהצד שממול למתבונן, אז זה נראה לנו אליפסה, עם תנועה מהירה של הדיסק ייראה שהציר הראשי של האליפסה שוכנת אנכית, ובתנועה איטית היא נראית אופקית.

דוגמאות לתנועות הזויות נפוצות לנו מאוד בתנאים רגילים; אנו מציגים כאן עוד כמה מהם.

אז, מהחלון של רכבת בתנועה מהירה, אנו רואים שכל אובייקטי הנוף המקיפים את הרכבת נעים. בהתבוננות בירח בלילה מעונן, אנו רואים שהוא נע במהירות ביחס לעננים הדוממים. "על השדות, אבל על הירח הנקי עף כמו ציפור...", - מושר בשיר עם רוסי. האמרה הסינית נכונה לחלוטין: "הסתכל על המעקה של הגשר ותראה איך הגשר צף על מים שקטים". החישורים של אופניים הנעים במהירות נראים לנו כמוזגו; המיתר המתנודד נראה לנו מטושטש בין קשרים קבועים וכו'.

בכמה ספרי לימוד ישנים בפיזיקה, היכולת של העין לשמור על דימוי חזותי למשך זמן מה נחשבה לאחד החסרונות של איבר הראייה שלנו. עם זאת, מתוך מחשבה על "פגם" זה, האדם יצר צורות אמנות חזקות ונגישות כמו קולנוע וטלוויזיה.

מחבר: Artamonov I.D.

<< חזרה: אשליות דיוקן

>> קדימה: אשליות של ראיית צבעים

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

אקסיטונים יכולים להגביר את יעילות האנרגיה של אלקטרונים 29.02.2020

צוות של מומחי הנדסה כימית מה- Ecole Polytechnique de Lausanne בשוויץ הציג את המחקר החדש שלהם על שיפור הטיפול במכשירים חשמליים - ליתר דיוק, שיפור התכונות החסכוניות שלהם באנרגיה. התגלית התאפשרה הודות לביסוס שיטה טובה יותר לשליטה במה שנקרא אקציטונים, שהם כמעט חלקיקים שנוצרים ברגע שבו אלקטרונים קולטים אור בפרופורציה כזו או אחרת, אך במרווחי זמן שווים. המחקר החדש אכן מזהה את הדרך הטובה ביותר לשפר את הביצועים של ציוד חשמלי.

במיוחד הציגו המומחים את הפיתוח החדש שלהם, המאפשר לכידת אקסיטונים ברגע התרחשותם. אבל מכיוון שהמעין-חלקיקים האלה הם קטנים ביותר ושלב המעבר שלהם - היוצר אותם - הוא די מהיר, מומחים נאלצו ללכת לכמה טריקים כדי עדיין לשמור על חלקיקים אלה בשדה הקשב. הם שמו לב שאקסיטונים משחזרים תכונות אקספרסיביות הרבה יותר, בהיותם חלק בלתי נפרד ממוליכים למחצה ועובדים איתו כמכלול, מה שאומר באופן אוטומטי את היכולת להגדיל משמעותית את כמות המוליכות החשמלית ואת שימור החשמל ככזה - למשל, ב מוליכים ומבודדים ללא מוצא.

יתרה מכך, המדענים ציינו שהם מתכוונים לתכנן תוכנית כלשהי לשיפור תכונות המוליכות הללו של אקסיטונים, מכיוון שהם יכולים לשפר משמעותית את הפוטנציאל שלהם בהרכב של מכשיר בעתיד - למשל, איזשהו מוליך חשמלי חזק או מוליך למחצה.

עלייה ברמת המוליכות הכוללת וביעילות האנרגטית של מה שנקרא אקציטונים תאפשר בעתיד לעצב גרסאות הרבה יותר פונקציונליות ומעניינות של מכשירים חשמליים מסוגים שונים, אשר יהיו שונים לא רק בחיי שירות מוגברים מיחידה אחת. מטען, אך גם בעמידות גבוהה יותר לטמפרטורות גבוהות ונמוכות ושאר גורמים סביבתיים מסוכנים שונים. אקסיטונים יכולים להיות שונים באמת, אבל מדענים יכולים להביא אותם לגורם משותף.

עוד חדשות מעניינות:

▪ עיניים עצובות של פרה

▪ קונסולת משחק כף יד GPD WIN4 2023

▪ חומר חדש עבור צגי OLED עם טרנזיסטורים IGZO-TFT

▪ אוגר רעיל

▪ בית דיגיטלי דרך עיני האנשים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ספקי כוח. מבחר מאמרים

▪ מאמר רשת ללא קשרים. טיפים למאסטר הבית

▪ מאמר מדוע השקיעות ארגמן? תשובה מפורטת

▪ מאמר אמצעים טכניים בסיסיים למניעת פציעות תעשייתיות

▪ מאמר Elektrodolbezhnik. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר חישוב שנאי כוח נמוך. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר