Учебный проект по физике "Оптические иллюзии"

Министерство общего и профессионального образования  Свердловской области Уполномоченный орган местного самоуправления в сфере образования «Управление образования Североуральского городского округа» Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 Учебный проект по физике ОПТИЧЕСКИЕ ИЛЛЮЗИИ Исполнители:                                                                    Жилякова Елена,  учащаяся 10А класса  МБОУ СОШ №1                                                            Кувшинова Светлана,  учащаяся 10А класса МБОУ СОШ №1 Руководитель:                                                                          Леоненко Анна Николаевна,                                                                        учитель физики высшей категории Североуральский городской округ 2014 Учебный проект по физике "Оптические иллюзии" “ Мир – это лишь иллюзия, созданная людьми” Коити Масимо Учебный предмет (дисциплины, близкие к теме): физика ­ тема “Оптика”,  интеграция с биологией. Возраст учащихся: 10 класс. Тип проекта:  поисковый. Цель проекта:  Формирование навыков работы с большими объемами информации;  Научиться работать в исследовательской группе. Основополагающий вопрос: Оптические иллюзии – миф или реальность? Продукты проекта: Презентация, выполнена в программе Power Point . ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ:  Что такое оптические иллюзии?  Каковы причины возникновения оптических иллюзий?  Каковы виды оптических иллюзий?   Как человек использует оптические иллюзии? Проблемный вопрос: Что такое оптические иллюзии? Слово «иллюзия» происходит от латинского illusere – обманывать. Оптической   иллюзией   называется   несоответствующее   действительности представление   видимого   явления   или   предмета   вследствие   строения   нашего зрительного аппарата. Это ошибки в оценке и сравнении между собой длин отрезков, величин углов, расстояний между предметами, в восприятии формы предметов и пр., совершаемые наблюдателем   при   определённых   условиях.   Ошибки   эти   весьма   многочисленны, разнообразны и с трудом поддаются классификации. Проблемный вопрос: Каковы причины возникновения оптических иллюзий? Оптические обманы ­ не случайные спутники нашего зрения: они сопровождают его при строго определённых условиях и имеют силу  для каждого нормального человеческого глаза. То, что человеку свойственно при известных обстоятельствах поддаваться   иллюзиям   зрения,   не   следует   вовсе   рассматривать   как   всегда нежелательный   недостаток,   безусловный   порок   нашей   организации,   устранение которого было бы для нас во всех отношениях благотворно. Что касается причин, обусловливающих ту или иную иллюзию зрения, то только для   весьма   немногих   оптических   обманов   существует   твердо   установленное объяснение; к ним принадлежат те, которые обусловлены строением глаза. Чтобы понять причины возникновения оптических иллюзий, нужно рассмотреть анатомию зрения. Когда ученые объясняют феномен зрения, они часто сравнивают глаз с фотоаппаратом. Свет, подобно тому, как это происходит с линзами аппарата, попадает в глаз через небольшое отверстие — зрачок, расположенный в центре радужной оболочки глаза. Зрачок регулирует количество попадающего света.  Далее свет направляется на заднюю стенку глаза — сетчатку. Сетчатка состоит  из клеток, называемых палочками и колбочками. Благодаря палочкам мы  воспринимаем черно­белое изображение. Колбочки различают цвет: одни ­ синий, другие ­ зеленый, третьи ­ красный. Все остальные цвета являются для  человеческого глаза смешанными.   В   результате   попадания   света   на   сетчатку   глаза   в   мозгу   возникает определенная картинка (образ, изображение). Точно так же, когда свет попадает на заднюю стенку фотоаппарата, изображение фиксируется на пленку.  Изображения предметов передаются в кору головного мозга (затылочная доля головного мозга), где происходит их слияние в одно изображение. В результате возникает   бинокулярное   зрение   (зрение   двумя   глазами),   позволяющее   легко определять   форму   предмета,   его   удаленность   от   нас,   помогающее ориентироваться в пространстве и т. д. Таким образом, зрительные ощущения непосредственно и верно отражают объективную действительность, окружающий мир и тесно связаны с нашим сознанием. Причины возникновения оптических иллюзий: ­   первая   причина   состоит   в   том,   что   зрительная   система   воспринимает отражающийся от предметов свет, таким образом, что сознание человека получает ошибочную (мнимую) информацию. ­   вторая   причина   заключается   в   ошибочной,  неправильной   передаче   сигналов зрения   посредством   нервов,   в   результате   мозг   также   получает   неправильную информацию, что приводит к мнимому, искажённому восприятию. ­ третья причина основана на нарушениях мозга (сбоях мозговой деятельности), который выдаёт неправильную реакцию. В некоторых случаях иллюзия может возникнуть сразу по нескольким причинам. Проблемный вопрос: Каковы виды оптических иллюзий? Виды зрительных иллюзий:  зрительное искажение;  иллюзии цвета и контраста;  восприятие размера;  иллюзия движения;  двойственные изображения;  невозможные фигуры;  распознавание образа;  соотношение фигур и фона;  перевёрнутые картины;  эффект исчезновения;  иллюзии, связанные со строением глаза. 1.Зрительные искажения. Это   иллюзии,   относящиеся   к   восприятию направлений линий. В таких иллюзиях прямая линия может настолько искривляться, что трудно поверить, что   она   действительно   прямая,  а   ровные геометрические фигуры выглядят кривыми.   Примером   таких   иллюзий   является   иллюзия   кафе «Wall». Горизонтальные линии на этом рисунке на самом деле параллельны, хотя и кажутся наклонными. Иллюзия Уильяма Эренштейна. Квадрат в   центре   кажется   искаженным   за   счет окружностей. Иллюзия изогнутых квадратов. Узор как бы   изгибается   во   внутрь.   На   самом   деле квадраты ровные. 2.Иллюзии цвета и контраста. Они связаны с тем, что на разном фоне и при разном   контрасте   происходит   искажение правильности восприятия цветов. Иллюзия   множества   цветовых   оттенков. Сколько   на   картинке   ниже   цветовых оттенков,   не   считая   белого?   Кажется,   что четыре.   На   самом деле, всего два ­ розовый и зеленый. Темно зеленые и темно розовые   таковыми   только   кажутся.   Это   можно   увидеть   на крупном плане. Иллюзия   мерцающей   решётки.   Белые   кружки   кажутся мигающими.   На   самом   деле   это   статичный   (неподвижный) рисунок. Ахроматический контраст. Круги   имеют   один   и   тот   же оттенок серого. 3.Восприятие размера. Они связаны с тем, что одинаковые длины при горизонтальном и вертикальном положении или при наличии дополнительных элементов кажутся разными. Иллюзия   Мюллера­Лайера.   Иллюзия   заключается   в   том, что одна из стрелок визуально кажется длиннее другой, хотя в обоих случаях линии стрелок абсолютно одинаковой длинны. Иллюзия   кинескопа.   Красные   линии на рисунке одной длины, хотя нам и кажется, что они разные. Это связано с правилом перспективы.  Иллюзия,   при Иллюзия   Эббингауза.  которой один и тот же предмет воспринимается как более крупный   среди   маленьких   фоновых   предметов и   меньше   среди   больших   фоновых   предметов.  Что   бы убедиться, что круги одинаковые, конечно же, можете воспользоваться линейкой, но можно и без нее.  Закройте один глаз и посмотрите в условную точку посредине между кругами. Несколько секунд спустя, вы увидите, что они одинаковые. 4. Иллюзии движения.  Их можно считать самыми интересными и труднообъяснимыми. Неподвижные фигуры   кажутся   подвижными.   В   них   важнейшую   роль   играет   периферическое зрение.   Для   возникновения   данной   иллюзии   необходимо изменение   степени   яркости   и   цвета   деталей   объекта,   которое улавливается   периферическим   зрением.   Поэтому   большинство иллюзий движения построены на регулярном повторе разных по яркости или цвету фрагментов. Иллюзия   вращения   кругов.   Если   смотреть   на   картинку,   то   складывается ощущение, что круги вращаются, хотя на самом деле изображение статично, это не анимация.  Если   на  некоторое  время   сосредоточить   взгляд  в  центр   картинки,  то вращение останавливается. Иллюзия   движения   по   коридору.   На   самом   деле узора неподвижны. Если сосредоточить взгляд в центр то  через   некоторое  время   движение останавливается. элементы картинки, Фрактальная   иллюзия. Если   рассматривать   картинку,   то   заметны   пульсирующие изменения в ее форме. пульсирующая 5.Двойственные изображения.  В   нашем   осмысливании   фигуры   и   фона   проявляется   еще   одно   качество восприятия ­ его избирательность. Воспринимая, мы обычно выделяем один или несколько объектов, а все остальное становится фоном. Это особенно отчетливо наблюдается в так называемых двойственных изображениях, которые, по­разному осмыслив, можно увидеть «и так и этак». Иллюзия Эренштейна. Схематическая модификация. Зайце­утка во весь рост. Жена   и   теща.   Кого   вы   здесь   видите?   Молодую девушку или грустную старуху? 6.Невозможные фигуры.  Связаны с расположением линий, которые не создают геометрическую фигуру или   рисунок   объекта,   но   мозг   воспринимает   их   именно   такими.   Речь   идет   в основном   о   двусмысленных   картинках,   которые,   на   первый   взгляд,   кажутся "нормальными",   но   при   детальном   рассмотрении   делаются   непонятными,   когда осознаешь, что они могут вызывать два противоречивых восприятия. Невозможный   треугольник   –   трибар, английским математиком Роджером Пенроузом.    придуманный Невозможный трезубец. Сколько   ног у слона? 7. Иллюзии распознавания образов.      Возникают при условии, если есть подсказка или известно, что нарисовано. Тогда распознать образ относительно легко. Если не знать, что изображено, то увидеть рисунок образа практически невозможно. Пять лошадей на фоне снежных гор.       8.Иллюзии соотношения фигур и фона.   Они связаны с тем, что фон можно одновременно воспринимать объектом и  Собака в саду около клумбы. наоборот. Классический пример соотношения фигуры и фона. Можно увидеть как вазу, так и два лица. Женское лицо и мужчина, играющий на саксофоне.  9.Перевёрнутые картины.      Они   связаны   с   распознаванием   различных   образов   в   зависимости   от пространственной проекции объекта. Портрет   старика   и   молодой женщины. Французский   солдат   и   голова лошади.   Эффект исчезновения.  10.   Смысл этих иллюзий таков, что если долго смотреть на какой­ то объект (точку в центре) окружающие объекты "исчезают". Это происходит   вследствие   утомления   сетчатки,   она   перестаёт воспринимать окружающие объекты. 11.     Иллюзии, связанные со строением глаза. 1)Иррадиация.   Явление   иррадиации   состоит   в   том,   что светлые   предметы   на   темном   фоне   кажутся   более увеличенными  против своих  настоящих  размеров и как  бы захватывают часть темного фона. Когда мы рассматриваем светлую поверхность на темном фоне, вследствие несовершенства хрусталика как бы раздвигаются границы этой поверхности, и эта поверхность кажется нам больше своих истинных геометрических размеров. Любопытно отметить, что, зная о данном свойстве черного цвета скрадывать размеры, дуэлянты в XIX веке предпочитали стреляться именно в черных костюмах в надежде на то, что противник промахнется при стрельбе. На рисунке за счет яркости цветов белый квадрат кажется, значительно, большим относительно черного квадрата на белом фоне. 2)Слепое   пятно.  Естественные   иллюзии   появляются   из­за   особенностей   в строении   нашего   зрительного   аппарата.   На   поверхности   сетчатки,   у   основания зрительного нерва, есть участок лишенный чувствительных к свету клеток. Лучи, приходящие в эту зону, не воспринимаются нами. Мы можем «терять» элементы окружающей нас картинки, если они совпадают со слепым пятном. Слепые пятна в двух глазах находятся в разных местах (симметрично), поэтому при   нормальном   использовании   обоих   глаз   они   незаметны;   кроме   того,   мозг корректирует   воспринимаемое   изображение;   потому   для   обнаружения   слепого пятна необходимы специальные приёмы. Проблемный вопрос:  Как человек использует оптические иллюзии? Архитекторы   и   художники   давно   научились   обманывать   нас   с   помощью оптических иллюзий. Использование оптических иллюзий в архитектуре – прием далеко не новый. Самый впечатляющий пример – Парфенон, главный храм афинского Акрополя. При строительстве Парфенона архитекторы сделали акцент на колоннах храма ­ уменьшили  объем    у  верхних  и  нижних  оснований  колонн.  Использование  этого эффекта привело к тому, что строение кажется большим по размеру, чем на самом деле. а Башня Джона Хэнкока в Бостоне. Башня кажется плоской и прозрачной.  На самом деле имеет   необычную она форму – параллелограмма, огромное количество   стекол ее почти невидимой. делают   Не   отстают   от   архитекторов   и Уже   в   16   веке   (эпоха   Ренессанса)   появлялись   такие   иллюзорные     полы, раскрашенные   в   строгом   соответствии   с   законами   оптики   и   перспективы. Ощущение   объемности   рисунка   настолько   сильно,   что   возникает   искушение художники. потрогать кубики руками.   В последнее время стали популярны 3D рисунки. Они также являются оптическими иллюзиями.   Эти   картины   украшали   улицы   многих   городов   в разных странах. Все они настолько реалистичны, что не сразу и догадаешься, в чем дело. Заключение Таким образом, ответ на наш основополагающий вопрос: оптические иллюзии – это реальность, они являются результатом неверного восприятия действительности нашим зрительным аппаратом, включающим в себя не только глаза, но и наш мозг. Именно мозг обрабатывает полученную от глаз информацию, к нем кроется причина зрительных обманов. При работе над проектом мы узнали, что такое оптические иллюзии и о причинах их возникновения, узнали, на какие виды подразделяются оптические иллюзии и как человек их применяет. Поставленные перед нами цели были выполнены: мы закрепили навыки работы с большими   объемами   информации,   продуктивно   работали   в   исследовательской группе (работали слаженно, разделили обязанности). Мы   считаем,   что   знания,   полученные   при   создании   проекта,   помогут   нам   в будущем.  Список литературы. 1. Книга "Удивительные оптические иллюзии" Сарконе Джанни А., Ваэбер  Мари­Джо. 2. http://www.coolreferat.com 3. http://www.adme.ru/vdohnovenie­919705/illyuziya­cveta­482405 4. http://ru.wikipedia.org 5. http://www.psy.msu.ru/illusion