|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ГЛЯДНІ (ОПТИЧНІ) ІЛЮЗІЇ
Ілюзії пов'язані з особливостями будови ока. Енциклопедія зорових ілюзій
На дозвіллі / Зорові (оптичні) ілюзії << Назад: Недоліки та дефекти зору >> Вперед: "Ціле" та "частина" Оптична система ока не вільна від сферичної та хроматичної аберацій. Сутність сферичної аберації полягає в тому, що фокус для променів, що вступають у око паралельно його осі і на малій відстані від неї, виявляється далі від зіниці, ніж фокус для променів, більш віддалених від осі. Краї зіниці простору заломлюють світло сильніше, ніж його середина. Частково з цієї причини, як було зазначено раніше, ми бачимо малі джерела світла у вигляді променистих зірок. В наявності сферичної аберації ока легко переконатися, зробивши такий досвід. Якщо друкований текст помістити перед оком ближче від відстані найкращого бачення, коли вже немає можливості чітко бачити літери, а потім узяти аркуш паперу з малим отвором і помістити його перед самим оком, то літери знову стануть чітко видимими. Якщо тримати чорну нитку перед яскравим полум'ям, то вона нам здається розірваною - кружки розсіювання світла на сітківці охоплюють нитку з обох боків і роблять її невидимою. Прагнучи краще розглянути предмет, ми "мружимося", зближуючи повіки, і тим самим зменшуємо отвір, через яке в око проходять промені світла. В результаті краю зіниці та кришталика "вимикаються" з роботи, сферична аберація зменшується, і ми бачимо предмет ясніше, різкіше. При яскравому освітленні, коли звужується зіниця, сферична аберація зменшується, і бачимо краще. Око не являє собою системи ахроматичної: фокус фіолетових променів розташований на 0,43 мм ближче до кришталика, ніж фокус червоних променів, якщо око акомодовано на нескінченність. Тому предмети, особливо білі, освітлені білим світлом, дають на сітківці зображення, оточене кольоровою облямівкою. Зазвичай ми її не помічаємо, оскільки вона дуже слабка. Однак її легко виявити за допомогою нескладних дослідів, наприклад, розглядаючи на дуже близькій відстані рис. 5.
Той самий ефект ми спостерігатимемо, якщо через малий отвір у аркуші паперу подивимося на край даху на тлі яскравого неба. Піднявши листок так, щоб промені потрапляли на периферію зіниці, зауважимо, що небо біля даху видасться червонуватим. Вище сказане легко пояснити, якщо згадати, що на сітківці виходить зворотне зображення і що при падінні променів край лінзи сині промені переломлюються сильніше, ніж червоні. Хроматична аберація ока створює труднощі при розгляді шкал або інтерференційних смуг, а також спостереженні за небесними тілами за допомогою астрономічних інструментів. Відомі випадки появи у людей короткозорості лише в сутінках, коли контури видимих предметів стають менш різкими. Якщо при цьому чітка видимість предметів обмежується відстанню 2 м, то короткозорість, що з'явилася, відповідає 0,5 діоптрії. Днем очей має максимальну чутливість у жовто-зеленій ділянці спектру, а в сутінки максимум чутливості зміщується до синьо-зеленої ділянки. Око, як і лінза, заломлює синьо-зелені промені сильніше, ніж жовті. Отже, нічна короткозорість з'являється у людей через хроматичну аберацію ока. Крім того, при слабкому освітленні зіниця очі розширюється і краї кришталика починають відігравати велику роль у формуванні зображення на сітківці. Отже, нічна короткозорість певною мірою обумовлена і сферичною аберацією ока. Астигматизм* очі. Астигматизм ока називається його дефект, зумовлений зазвичай несферичною (торичною) формою рогової оболонки і іноді несферичною формою поверхонь кришталика. * (Грецьке "стигма"- крапка.) Астигматизм людського ока був уперше виявлений 1801 р. англійським фізиком Т. Юнгом. За наявності цього дефекту (до речі, не у всіх людей, що виявляється в різкій формі) не відбувається точкового фокусування променів, що паралельно падають на око, внаслідок різного заломлення світла рогівкою в різних перерізах. При сильному астигматизмі людина бачить чітко, наприклад тільки вертикальні лінії, а горизонтальні бачить нерізко, або навпаки (рис. 6). Астигматизм різко виражений виправляється окулярами з циліндричними склом, які заломлюють світлові промені тільки в напрямку, перпендикулярному до осі циліндра.
Очі, зовсім вільні від цього недоліку, у людей зустрічаються рідко, у чому легко можна переконатися, розглядаючи наведені тут рис. 7, 8 та 9.
Для випробування очей на астигматизм лікарі-окулісти часто застосовують спеціальну таблицю (рис. 10), де дванадцять гуртків мають штрихування рівної товщини через однакові інтервали. Око, що має астигматизм, побачить лінії одного або декількох гуртків більш чорними. Напрямок цих чорніших ліній дозволяє зробити висновок про характер астигматизму ока.
Якщо астигматизм обумовлений несферичною формою поверхні кришталика, то при переході від ясного бачення предметів горизонтальної довжини до розглядання вертикальних предметів людина має змінити акомодацію очей. Найчастіше відстань ясного бачення вертикальних предметів менша, ніж горизонтальних. Це частково пов'язане із зоровим дефектом "переоцінки вертикальних ліній", про що буде сказано далі (див. п. 5). Сліпа пляма. Наявність сліпої плями на сітчастій оболонці ока вперше відкрив у 1668 р. відомий французький фізик Е. Маріотт. Свій досвід, що дозволяє переконатися в наявності сліпої плями, Маріотт описує наступним чином: "Я прикріпив на темному тлі, приблизно на рівні очей, маленький кружечок білого паперу і в той же час просив інший кружальце утримувати збоку від першого, праворуч на відстані близько двох футів , але трохи нижче так, щоб зображення його впало на оптичний нерв мого правого ока, тоді як лівий я заплющу.. Я став проти першого гуртка і поступово віддалявся, не спускаючи з нього правого ока. , що мав величину близько 9 дюймів, зовсім зник з поля зору.Я не міг приписати це його бічному положенню, бо розрізняв інші предмети, що знаходяться ще збоку, ніж він, я подумав би, що його зняли, якби не знаходив його знову при найменшому пересуванні очей". Відомо, що Маріотт бавив англійського короля Карла II та його придворних тим, що вчив їх бачити один одного без голови. * (1 Фут дорівнює 0,3048 м, 1 дюйм – 25,4 мм.) Сітчаста оболонка ока там, де в око входить зоровий нерв, немає світлочутливих закінчень нервових волокон (паличок і колбочек). Отже, зображення предметів, що припадають цього місця сітківки, не передаються мозку. Можна переконатися у наявності сліпої плями, розглядаючи будь-який із рис. 11, 12 і 13. На цих малюнках сліпа пляма для правого ока виявляється правіше центрального променя, а для лівого - лівіше. За цих умов у першому випадку пропадає права частина малюнка, тоді як у другому ліва. Тому для правого ока треба встановити малюнок так, щоб прямо проти ока знаходилася ліва частина малюнка (наприклад, центральний гурток рис. 11 та 12 або хрест рис. 13), а для лівого – права частина малюнка. Потім, якщо необхідно, видаляти або наближати малюнок, або зрушувати його потроху убік, доки не буде досягнуто чіткого ефекту.
Академік С. І. Вавілов з приводу пристрою ока писав: "Наскільки проста оптична частина ока, настільки складний його сприймаючий механізм. Ми не тільки не знаємо фізіологічного сенсу окремих елементів сітківки, але не в змозі сказати, наскільки доцільним є просторовий розподіл світлочутливих клітин, чому потрібна сліпа пляма і т.д. Перед нами не штучний фізичний прилад, а живий орган, в якому переваги перемішані з недоліками, але все нерозривно пов'язане живе ціле». Сліпа пляма, здавалося б, повинна заважати нам бачити весь предмет, але за звичайних умов ми цього не помічаємо. По-перше, тому, що зображення предметів, що припадають на сліпу пляму в одному оці, в іншому проектуються не на сліпу пляму; по-друге, оскільки випадають частини предметів мимоволі заповнюються образами сусідніх частин, що у полі зору. Якщо, наприклад, при розгляді чорних горизонтальних ліній деякі ділянки зображення цих ліній на сітківці одного ока припадуть на сліпу пляму, то ми не побачимо розриву цих ліній, оскільки інше наше око заповнить недоліки першого. Ділянки "прямих ліній", що проходять через сліпу пляму будь-якого ока, будуть нашою свідомістю продовжені найкоротшим шляхом навіть у тому випадку, коли насправді в цьому місці лінії мають розрив або вигин. Так, наприклад, якщо сліпа пляма припаде проти "середини хреста", ми "побачимо" хрест навіть у тому випадку, коли насправді чотири його гілки не з'єднуються посередині. А ось ще один цікавий досвід. Якщо тримати перед собою аркуш білого паперу з червоною плямою так, щоб ця червона пляма не була видно, наприклад правим оком, ми все ж таки побачимо пляму лівим оком, тобто побачимо аркуш паперу з червоною плямою, що і відповідає дійсності. Якщо ж узяти зовсім білий папір, а перед лівим оком тримати червоне скло, то весь папір здасться червонувато-білого кольору, причому місце, що відповідає сліпій плямі правого ока, нічим не відрізняється від решти тла. Навіть при спостереженні одним оком наш розум відшкодовує нестачу сітківки і зникнення деяких деталей предметів з поля зору не доходить до нашої свідомості. Сліпа пляма досить велика (на відстані двох метрів від спостерігача з поля зору може зникнути навіть обличчя людини), проте за звичайних умов бачення рухливість наших очей усуває цей "недолік" сітчастої оболонки. Іррадіація*. Явище іррадіації полягає в тому, що світлі предмети на темному тлі здаються збільшеними проти своїх справжніх розмірів і захоплюють частину темного фону. Це явище відоме з дуже давніх часів. Ще Вітрувій (I в. до н. е.), архітектор та інженер Стародавнього Риму, у своїх працях вказував, що при поєднанні темного та світлого "світло пожирає морок". На нашій сітківці світло частково захоплює місце, зайняте тінню. * (Латиною - неправильне випромінювання.) Початкове пояснення явища іррадіації було дано Р. Декартом, який стверджував, що збільшення розмірів світлих предметів відбувається внаслідок поширення фізіологічного збудження на місця, сусідні із прямо роздратованим місцем сітківки. Однак це пояснення нині замінюється новим, суворішим, сформульованим Гельмгольцем, за яким першопричиною іррадіації є такі обставини. Кожна крапка, що світиться, зображується на сітчастій оболонці ока у вигляді маленького кружка розсіювання через недосконалість кришталика, неточної акомодації та ін. геометричних розмірів; вона ніби простягається через краї навколишнього її темного тла. Ефект іррадіації позначається тим різкіше, що гірше око акомодовано. В силу наявності кіл світлорозсіювання на сітківці ілюзорного перебільшення можуть за відомих умов (наприклад, дуже тонкі чорні нитки) піддаватися і темні предмети на світлому тлі - це так звана негативна іррадіація. Прикладів, коли ми можемо спостерігати явище іррадіації існує дуже багато, тут немає можливості привести їх повністю. Наявність іррадіації наочно підтверджують рис. 14-19.
Великий італійський художник, учений та інженер Леонардо да Вінчі у своїх записках говорить про явище іррадіації: "Коли Сонце видно за безлистими деревами, всі їхні гілки, що знаходяться проти сонячного тіла, настільки зменшуються, що стають невидимими, те саме станеться і з держаком, поміщеним між оком і сонячним тілом. Я бачив жінку, одягнену в чорне, з білою пов'язкою на голові, причому остання здавалася вдвічі більшою, ніж ширина плечей жінки, які були одягнені в чорне... Якщо з великої відстані розглядати зубці фортець, відокремлені один від одного проміжками, рівними ширині цих зубців, то проміжки здаються набагато більшими, ніж зубці. ". На цілий ряд випадків спостережень явища іррадіації в природі вказує у своєму трактаті "Вчення про квіти" великий німецький поет Гете. Він пише про це явище так: "Темний предмет здається менше світлого тієї ж величини. Якщо розглядати одночасно біле коло на чорному тлі і чорне коло того ж діаметра на білому тлі, то останній нам здається приблизно на 1/5 менше першого. Якщо чорне коло зробити відповідно більше, вони здадуться рівними . Молодий серп місяця здається що належить колу більшого діаметра, ніж решта темна частина місяця, яка іноді буває у своїй помітна " . Явище іррадіації при астрономічних спостереженнях заважає спостерігати тонкі чорні лінії об'єктах спостереження; у разі доводиться діафрагмувати об'єктив телескопа. Фізики через явища іррадіації не бачать тонких периферичних кілець дифракційної картини. У темній сукні люди здаються тоншими, ніж у світлій. Джерела світла, видні з-за краю, виробляють у ньому виріз. Лінійка, через яку утворюється полум'я свічки, представляється із зарубкою в цьому місці. Сонце, що сходить і заходить, робить немов виїмку в горизонті. Ще кілька прикладів. Чорна нитка, якщо "її тримати перед яскравим полум'ям, здається в цьому місці перерваною; розжарена нитка лампи розжарювання здається товще, ніж вона є насправді; світла дріт на темному тлі здається більш товстою, ніж на світлому. Плетіння у віконних рамах здаються менше, Чим вони є насправді Статуя, відлита з бронзи, виглядає менше, ніж виготовлена з гіпсу або білого мармуру. Архітектори Стародавньої Греції кутові колони своїх будівель робили товщі за інші, враховуючи, що ці колони з багатьох точок зору будуть видно на тлі яскравого неба і, внаслідок явища іррадіації, здаватимуться тоншими. Своєрідної ілюзії піддається ми по відношенню до видимої величини Сонця. Художники, як правило, малюють Сонце надто великим у порівнянні з іншими предметами, що зображаються. З іншого боку, на фотографічних ландшафтних знімках, на яких зображено і Сонце, воно нам неприродно мало, хоча об'єктив дає правильне його зображення. Зауважимо, що явище негативної іррадіації можна спостерігати в таких випадках, коли чорна нитка або злегка блискучий металевий дріт на білому тлі здаються товстішими, ніж на чорному або сірому. Якщо, наприклад, мережива хоче показати своє мистецтво, то їй краще виготовити мереживо з чорних ниток і розстелити його на білу підкладку. Якщо ми спостерігаємо дроти на фоні паралельних темних ліній, наприклад, на фоні черепичного даху або цегляної кладки, то дроти здаються потовщеними та зламаними там, де вони перетинають кожну з темних ліній. Ці ефекти спостерігаються і тоді, коли дроти накладаються у поле зору чіткий контур будови. Ймовірно, явище іррадіації пов'язане не тільки з абераційними властивостями кришталика, але також і з розсіянням та заломленням світла в середовищах ока (шар рідини між століттям та роговою оболонкою, середовища, що заповнюють передню камеру та всю начинку ока). Тому іррадіаційні властивості ока, очевидно, пов'язані з його роздільною силою та променистим сприйняттям "точкових" джерел світла (рис. 20). З абераційними властивостями, отже, частково і з явищем іррадіації пов'язана здатність ока переоцінювати гострі кути.
Автор: Артамонов І.Д. << Назад: Недоліки та дефекти зору >> Вперед: "Ціле" та "частина"
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ CY25200ZZC - мікросхема програмованого генератора тактових частот ▪ Причини теплої зими 2011/2012
▪ розділ сайту Кольорові установки. Добірка статей ▪ стаття Класифікація основних форм діяльності. Основи безпечної життєдіяльності ▪ стаття Як ростуть морські водорості? Детальна відповідь ▪ стаття Триопераційний настільний верстат. Домашня майстерня ▪ стаття Підсилювач на мікросхемі TDA7294. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page