Проект по физике "Можно ли верить своим глазам? Или что такое иллюзия"

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..3

1РАЗДЕЛ I(ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ)…………………………………………4

1.     Иллюзия. История иллюзий………………………………………..4

2.     Причины возникновения иллюзий…………………………………5

3.     Строение глаза……………………………………………………….6

4.     Виды иллюзий……………………………………………………….7

2 РАЗДЕЛ II (ПРАКТИЧЕСКИЙ)

Изготовление зеркала с эффектом бесконечности………………………..11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..12

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………13

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………..14-16

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, несмотря на развитие науки и техники, человек продолжает пользоваться своими субъективными оценками по всем направлениям. Конечно, если это касается нематематических наук, то в этом нет ничего плохого, но когда идёт речь об оценках, при ошибке в которых, может произойти непоправимое, то следует забыть об интуиции и воспользоваться измерительными приборами. Это безусловно, касается так называемой оценки «на глаз».
Выражение «обман зрения» очень распространённое. Наш глаз не самый  точный прибор в мире, поэтому ему свойственно ошибаться. Эти ошибки называют оптическими иллюзиями. Их известно очень большое количество и все они не однотипны, как и  их причины  возникновения.
На изучение данной темы на уроках физики отводится очень малое количество времени, хотя тема очень интересная, и чтобы узнать больше об этом, я выбрал эту тему для исследования . Наше восприятие обманчиво, и многое оказывается совсем не тем, чем казалось на первый взгляд. Даже самые простые вещи могут скрывать в себе самые неожиданные открытия, нужно только хорошенько  приглядеться.
Можно ли увидеть то, что никто не видел? Можно ли доверять своим глазам?
Правда ли, что неподвижные предметы могут двигаться? Какие есть виды иллюзий? Мне хочется найти ответы на эти  вопросы.

Цель работы – изучить особенности взаимодействия зрения и мозга человека, возникновение в результате этого иллюзий.
Задачи исследования
1. Исследовать разные источники информации.
2. Собрать информацию о различных видах оптических иллюзий.
3. Узнать каким образом видит человек, объяснить возникновения  оптических иллюзий.
4. Выполнить иллюзию своими руками.

1РАЗДЕЛ I (ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ)

1.     Иллюзия. История иллюзий.

Иллюзия – это обман чувств, нечто кажущееся, то есть искажённое восприятие реально существующего объекта, допускающее неоднозначную интерпретацию или  в переносном смысле, как нечто несбыточное, мечта.

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.

Древнегреческие архитекторы применяли иллюзии 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.

Великие художники отлично разбирались в физике света: они заметили, что на зелёной ткани в глубине складок появляются красные тени, а на синей – жёлтые. Главное для них – найти такие цвета, которые при взаимном влиянии создают свой собственный, новый цвет.

Изучение литературы, периодической печати, поиски в Интернете показали, то, что оптическое искусство таит в себе еще множество нераскрытых тайн. 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, однако, мы смотрим глазами, а видим мозгом. Глаза и мозг постоянно обманывают друг друга, создают несуществующие образы, а порою мешают увидеть главное.

2.Причины возникновения иллюзий
          Оптические иллюзии возникают в том случае, когда для этого имеется определенная причина. В качестве наиболее известных причин, которые выделяют ученые можно отметить такие моменты: естественная патология восприятия, когда зрительный орган человека воспринимает идущее от объекта излучение, неверно, тем самым направляя в мозг недостоверные данные.  Проблемы возникают в момент передачи поступивших сведений по нервным путям к мозгу; мозг определяет принятый от глаза сигнал неверно и у человека появляется оптическая иллюзия.

В качестве примера таких патологий можно выделить сразу несколько интересных изображений.

1.     Иллюзия движения, когда на картинках располагаются фигуры, которые при просмотре приходят в движение и начинают пульсировать, хотя на самом деле остаются неподвижными.

2.     Зрительные искажения. В этом случае, изображение приобретает другие подробности, а не те, которые есть на самом деле. Например, буквы или линии, расположенные параллельно друг другу перестают быть таковыми.

3.     Искажение параметров объекта. Иногда люди видят кружки или квадраты одинакового размера в измененном виде. Они кажутся разными в диаметре, хотя на самом деле это не так.

4.     Иллюзия цвета и контраста. Возникает во время и составления цветных картинок. Человек видит оттенки, которых на самом деле, на изображении нет.

Зрение человека (зрительное восприятие) – это способность  человека воспринимать информация путём преобразования  энергии

 электромагнитного излучения светового диапазона,  осуществляемая  

 зрительной системой.

Обработка светового сигнала начинается на сетчатке глаза, затем происходит возбуждение фоторецепторов, передача и преобразование зрительной информации в нейронных слоях с формированием в затылочной доле коры больших полушарий зрительного образа.

По разным данным, от 60 % до более 70 % информации человек получает с помощью зрения.
На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы.

3.Строение глаза

Глаз человека имеет шаровидную форму, отсюда его название - глазное яблоко. Он состоит из трех оболочек: наружной, сосудистой и сетчатки, а также внутреннего содержимого.

Передняя часть наружной оболочки - роговица - подобна прозрачному окошку во внешний мир, через нее лучи света попадают внутрь глаза. Имея выпуклую форму, она не только пропускает, но и преломляет эти лучи. Остальная часть наружной оболочки - склера - непрозрачна и внешне похожа на вареный яичный белок.

Вторая оболочка - сосудистая - состоит из множества мелких сосудов, по которым кровь снабжает глаз кислородом и питательными веществами. В этой оболочке также выделяют несколько частей: переднюю - радужка, среднюю - цилиарное тело и заднюю - хориоидея. Цвет наших глаз определяется содержанием пигмента в радужке, которая видна через роговицу. В центре радужки находится круглое отверстие - зрачок. Его размеры меняются в зависимости от освещенности: в темноте он увеличивается, на ярком свету - уменьшается.

Пространство между роговицей и радужкой называют передней камерой. Цилиарное тело вырабатывает внутриглазную жидкость, которая циркулирует внутри глаза, омывая и питая роговицу, хрусталик, стекловидное тело. Эта жидкость оттекает через специальную дренажную систему в углу передней камеры. В толще цилиарного тела находится и аккомодационная мышца, которая с помощью связок регулирует форму хрусталика.

Хориоидея - задняя часть сосудистой оболочки - непосредственно контактирует с сетчаткой, обеспечивая ей необходимое питание.

Третья оболочка глаза - сетчатая (или сетчатка) - состоит из нескольких слоев нервных клеток и выстилает его изнутри. Именно она обеспечивает нам зрение. На сетчатке отображаются предметы, которые мы видим. Информация о них затем передается по зрительному нерву в головной мозг. Однако не вся сетчатка видит одинаково: наибольшей зрительной способностью обладает макула - центральная часть сетчатки, где расположено основное количество зрительных клеток (колбочек).

Схема строения глаза (Приложение 1. Рисунок 1.)

4.Виды иллюзий.

Все оптические иллюзии в зависимости от их происхождения можно разделить на 3 вида: естественные (созданные природой) – мираж, искусственные (придуманные человеком),смешанные (естественные иллюзии, которые воссоздал человек) – это и модель миража, и иллюзионные картинки.

 Естественные иллюзии

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

 (Приложение 2, рисунок 2).

Невозможные фигуры.

Этот прием построен на иллюзии восприятия, когда изображение неожиданно «проступает» среди нагромождения случайных элементов.

Воспринимая предметы и явления действительности, человек истолковывает их в соответствии с полученными ранее знаниями и своим практическим опытом.

Опора узнавания на отдельные признаки или на отдельные части объектов легко может вести к ошибкам восприятия.

В некоторых случаях, например, при создании иллюзий, возникает необходимость сделать так, чтобы объект нельзя было узнать. Задача заключается в том, чтобы при полной сохранности вещи так изменить ее восприятие, чтобы она утратила свои характерные особенности.

Глядя на летящие облака, мы пытаемся увидеть в них всевозможные фигуры. Это еще одна из разновидностей оптических иллюзий. На рисунках и картинах художников, например,  Сальвадора Дали, 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.

 (Приложение 3, рисунок 1,2).

Зрительные искажения

Искажение размера – иллюзия, заставляющая усомниться в истинных размерах объектов. Некоторые простые рисунки мы видим искаженными.

        Эти искажения могут быть довольно большими. Часть рисунка может казаться на 20% длиннее или короче; прямая линия может настолько искривляться, что трудно поверить, что она действительно прямая. Рисунки демонстрируют многие из наиболее известных иллюзий.

       Они носят имена открывших их исследователей, главным образом, психологов, работавших в Германии в прошлом столетии,— однако удобнее из рисунков такого рода являются стрелы Мюллер-Лайера

 (Приложение 4, рисунок 1).

       Это просто пара стрел, древки которых одинаковой длины, но одна стрела имеет наконечники с расходящимися, а другая со сходящимися к древку концами. Стрела с расходящимися наконечниками кажется длиннее, хотя фактически обе стрелы одинаковой длины.

Другими примерами зрительных искажений являются квадрат и параллельность горизонтальных линий

(Приложение 4, рисунок 2).

 Восприятие размера.

На рисунке белый квадрат на черном кажется больше черного квадрата на белом фоне. 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.

Особым типом иллюзий восприятия размера является переоценка вертикальных линий по сравнению с горизонтальными.

(Приложение 5, рисунок 1).

 Иллюзия движения.

Эффект усиливается при наклонах, вращениях, приближении, удалении головы. Неподвижное изображение кажется движущимся. При рассматривании одинаковых движущихся мячей, можно увидеть, что они разного размера. Одно и то же анимационное изображение может представлять вращающийся объект по часовой стрелке или  против часовой стрелки, или попеременно (совершать колебательные движения). (Приложение 6)

 Перевёртыши
Перевёртыш — вид оптической иллюзии, в которой от направления взгляда зависит характер воспринимаемого объекта. Одной из таких иллюзий является «уткозаяц»: изображение может трактоваться и как изображение утки, и как изображение зайца.

 (Приложение 7)

II РАЗДЕЛ II (ПРАКТИЧЕСКИЙ)

Изготовление зеркала с эффектом бесконечности.

Для изготовления зеркала с эффектом бесконечности я использовал следующие приборы и материалы:
Два стекла с размером 41 x 21 и толщиной 6 мм, тонировку, силикон, каркас рамку,

Процесс изготовления:
1. Одно стекло оклеиваем тонировочной  плёнкой с одной стороны, это будет верхнее стекло зеркала.

2. Второе стекло служит зеркалом.

3. Вставляем нижнее стекло зеркала в обратно в рамку, убедившись в том, что при этом светоотражающая сторона обращена внутрь. Для фиксации приклеиваем тонированное стекло к рамке силиконом.

4. Берём стамеску и создаём отверстие под провод для питания светодиодов

от сетевого адаптера.

5. По всему внутреннему периметру рамки примерно на середине её глубины наклеиваем на двухсторонний скотч светодиодную ленту.

6. После закрепления светодиодной ленты, выводим  провод через специально приготовленное для него углубление.

7. Выравниваем все детали.

Заключение.           

В ходе своей работы я выяснил, что 90% информации проходит в наш мозг через глаза. Даже если человек живёт без «розовых очков», он не всегда сможет реально оценить  увиденную ситуацию. Так устроен наш глаз. Зная особенности зрения, человек может анализировать получаемую картинку, понимать, когда глаза его обманывают, а когда изображение полностью реально. Подобные знания могут существенно облегчить жизнь, избавив от неприятностей, связанных со зрительными обманами, помогут лучше понимать некоторые природные явления, устройства некоторых предметов.
 Не стоит забывать, что оптические иллюзии сопровождают нас в течение всей жизни. Поэтому знание основных их видов, причин и возможных последствий необходимо каждому человеку.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Физика,8. Перышкин А.В.; Дрофа, 2020

2. Перельман Я.И. Занимательная физика. М. 2012.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Оптическая_иллюзия
3. https://ofthalm.ru/zritelniye-illuzii.html Статья про иллюзии
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Зрение_человека

Приложение  1. Строение глаза

Приложение 2. Миражи

Приложение 3. Невозможные фигуры.

Приложение 4. Зрительные искажения.

Стрелы Мюллер-Лайера

Приложение5. Восприятие размера

Приложение 6. Иллюзия движения

Приложение 7. Перевёртыши

Скачано с www.znanio.ru