В своей исследовательской работе по физике на тему "Оптические иллюзии" учащаяся 9 класса школы решила изучить разные источники информации, связанные с темой проекта и исследования, и различные оптические иллюзии, а также выяснить причины их возникновения.

Подробнее о проекте:

В ходе исследовательского проекта по физике на тему "Оптические иллюзии" ученица 9 класса школы дала определение понятия "оптическая иллюзия", рассмотрела двойственные, искаженные и парадоксальные иллюзии, иллюзию цвета и когнитивную иллюзию.

В рамках детского исследовательского проекта и работы по физике на тему "Оптические иллюзии" автор рассказывает и демонстрирует изображения с примерами оптической иллюзии в архитектуре и искусстве, а также дает определение разным оптическим иллюзиям и приводит их классификацию.

Оглавление

Введение
1. Оптические иллюзии и их виды.
2. Оптические иллюзии в архитектуре и искусстве.
3. Оптические иллюзии и их классификации.
4. Практическая часть.
Заключение
Список используемой литературы

Оптическая (зрительная) иллюзия – это не что иное, как ошибка, обман. Вызвана она, по определению из справочников, некорректным восприятием зрительного образа. Также такое явление может быть вызвано физическими причинами.

Если мы наблюдаем оптическую иллюзию, значит, мы ошибаемся в восприятии размера изображения, формы объекта, цвета. Заблуждаться мы можем также по поводу того, статично стоит тело или оно движется. То есть, мы можем наблюдать эффекты псевдо движения.

Если не учить физику, то можно легко вообразить себе, что зрительные иллюзии – это магия. На самом деле, все эти явления объяснимы физическими законами и психологией.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что мы мало знаем о причинах появления оптических иллюзий, но сталкиваемся с ними в повседневной жизни довольно часто. Изучение иллюзий приведет к пониманию возникновения и возможности их использовать в художественной сфере.

Цель исследования: изучить различные оптические иллюзии и выяснить причины их возникновения.

Объект исследования: зрительная иллюзия-как физическое явление

Предмет исследования: оптические иллюзии

Гипотеза: существование оптические иллюзии в реальной жизни

Задачи:

• Изучение разных видов оптических иллюзий
• Выявление оптической иллюзии в архитектуре и искусстве
• Проведение классификации оптических иллюзий

С научной точки зрения оптическая иллюзия может быть определена как изображения, воспринимаемые глазами, отличные от реальной физической структуры изображений, то есть изображения, воспринимаемые глазами, отличаются от объективной реальности.

Такая иллюзия известна также как визуальная иллюзия. Когда мы смотрим на объект, сетчатка глаз сканирует изображение и посылает нервные импульсы в головной мозг. Мозг интерпретирует изображение, после чего появляется фактическое восприятие. Иногда восприятие, передаваемое мозгом, не соответствует физической структуре источника, который стимулирует изображение.

В таких случаях мы видим изображение, которого нет, или изображение, которое является частью картинки, но не является целой картинкой. Мы можем видеть также одно или оба изображения в такой иллюзии.

Это интересные факты, создающие основу для понимания калькуляций и функционирования головного мозга, а также понимания, почему наш визуальный мозг временами не может уловить физический мир, существующий вокруг.

Выделяют три основных вида оптических иллюзий: буквальные, физиологические и когнитивные оптические иллюзии

Буквальные иллюзии - то самые простые оптические иллюзии, которые характеризуются различием в изображении (то есть восприятием изображения) и действительными физическими объектами, составляющими картинку. В результате мы видим совсем не то, что изображено на картинке.

Эти иллюзии — результат избыточной стимуляции глаз или мозга каким-либо стимулятором, например, движением, цветом, яркостью, углом наклона и т. д. Эти иллюзии обычно являются остаточными изображениями, создаваемыми в результате стимуляции зрения определённым движением или яркостью, и даже стимуляцией невероятно длинных узоров в изображениях, которые постоянно меняются.

Подобные иллюзии очень распространены и интересны. Они разработаны специально для детей. Когнитивные иллюзии основаны на взаимодействии с различными уровнями восприятия. Имея дело с такими иллюзиями, мозг связывает объекты изображения со своим пониманием или знанием.

Когнитивная иллюзия — это результат взаимодействия мозга с накопленным пониманием или знанием о мире. Когнитивные иллюзии далее можно разделить на три подвида:
1) Двойственные иллюзии

Эти иллюзии основаны на восприятии объектов или образов с различным проявлением изображений. Изображение, воспринимаемое мозгом, постоянно меняется или «переключается» между возможными иллюзиями изображений на картинке. Одна из таких иллюзий это Иллюзия Ястрова.

Два объекта кажутся разные по размерам, хотя на самом деле абсолютно одинаковы.

2) Искажённые иллюзии

Эти иллюзии основаны на смене физических аспектов таких как: размер, изгибы, длина. Такие изображения не остаются постоянными, а вызывают ощущение изменений размеров объектов: длины, формы.

Исследователи из Бристольского университета обнаружили эту иллюзию в 1970 году благодаря мозаичной стене в кафе, из-за чего она и получила своё название.

Кажется, что серые линии между рядами чёрных и белых квадратов расположены под углом, но на самом деле они параллельны друг другу. Ваш мозг, сбитый с толку контрастными и близко расположенными квадратами, видит серые линии как часть мозаики, выше или ниже квадратов. В итоге создаётся иллюзия трапеции. 

Учёные предполагают, что иллюзия создаётся за счёт совместного действия нейронных механизмов разных уровней: нейронов сетчатки и нейронов зрительной коры.

3) Парадоксальные иллюзии

Согласно своему названию, эти иллюзии противоречат увиденному. Они создаются вымышленными или парадоксальными объектами в реальной жизни или в трёх измерениях, выглядя при этом достаточно убедительными в двух измерениях. Примером этой иллюзии может послужить невозможный трезубец.

Если закрыть рукой верхнюю часть трезубца, то мы увидим вполне реальную картину - три круглых зуба. Если закрыть нижнюю часть трезубца, то мы тоже увидим реальную картину - два прямоугольных зубца. Но, если рассматривать всю фигуру целиком, то получается, что три круглых зубца постепенно превращаются в два прямоугольных.  

Люди не только поражаются обманам зрения и забавляются зрительными иллюзиями, но и уже тысячи лет зрительные иллюзии целенаправленно используются в архитектуре для создания определенных пространственных впечатлений, например, для кажущегося увеличения высоты и площади залов.

Ошибки восприятия, свойственные человеческому глазу, умели исправлять ещё древние зодчие, когда создавали различные архитектурные формы. Оптический обман зачастую связан с выбором точки наблюдения, особенностями окружающего фона или освещённостью. Чтобы скорректировать искажения, мастера прибегали к оптическим поправкам ещё на стадии проектирования сооружения.

Они сознательно нарушали геометрию строения: изменяли пропорции, отклоняли элементы от вертикали или горизонтали, искривляли их контуры и т. п. С помощью таких приёмов зодчим удавалось «перехитрить» зрение. Иногда, напротив, оптические иллюзии специально создавали и усиливали. Считается, что более всех преуспели в этом искусстве греки, научившиеся придавать архитектурным формам особую пластичность и выразительность

В Средние века и в эпоху Возрождения люди вновь стали интересоваться наукой, живописью и скульптурой. Влияние художников эпохи Ренессанса заметно в строгом научном дизайне иллюзорных полов, раскрашенных в точном соответствии с законами оптики и перспективы. Ощущение объемности рисунка настолько велико, что возникает искушение потрогать «кубики» руками.

Хорошим примером иллюзии может служить трехмерный пол. В основном тут используются эпоксидные полимеры, которые выдают матовую и прозрачную структуру (выступая в роли линзы, благодаря которой рисунок под ней обретает объем).

Русские зодчие также использовали оптические иллюзии. Один из примеров – Троицкий собор в Троице-Сергиевой лавре, сооружённый в 1422 году над гробом Сергия Радонежского. Его наружные стены имеют заметный наклон к центру здания, благодаря чему строение кажется более устойчивым. Для того, чтобы храм казался выше, барабан, являющийся опорой купола, кверху заужен. Внутри храма возникает еще одна иллюзия: он кажется значительно выше, чем есть в на самом деле.

Очень интересна знаменитая парадная Королевская лестница, или Скала Реджа, которая соединяет папский дворец с собором Святого Петра. При ее строительстве Бернини использовал прием искусственной перспективы.

Из-за того, что лестница, перекрыта кессонированным сводом, и понемногу сужается то, соответственно, уменьшается высота колонн, идущих по ее сторонам. Архитектору удалось создать иллюзию увеличения длины и размеров лестницы, а также достичь следующего визуального эффекта: когда Папа выходит на верхнюю площадку лестницы, то его фигура как будто вырастает в размерах.

Площадь Святого Петра обрамляет колоннада Бернини. Овальная форма придаёт видимость меняющихся форм, так как ракурсы меняются в зависимости от угла зрения. Если встать в определенных точках площади, то можно наблюдать удивительный оптический эффект: колонны всех рядов колоннады выстраиваются в один ряд. Великолепные мраморные колонны в 4 ряда поддерживают упругую ленту, которую венчают 140 статуй христианских святых, сделанных последователями Бернини.

Все оптические иллюзии в зависимости от происхождения можно разделить на 3 вида:

• Естественные (созданные природой) - другим словом мираж.
• Искусственные (придуманные человеком). Этот вид часто используются фокусниками - иллюзионистами.
• Смешанные (естественные иллюзии, которые создал человек) - это и модель миража, и иллюзионные картинки.

Мираж - это игра световых лучей. Слово «мираж» происходит от французского слова и обозначает «отражать, как в зеркале», причем роль зеркала играет воздух.

Параллельные линии будут восприниматься как непараллельные, еслиих рассматривать на фоне взаимно пересекающихся косых линий. Кругтеряет свою правильную форму, если его рассматривать на фоне кривыхлиний.

Этот вид иллюзий находит свое объяснение в том, что резковыраженные особенности фона влияют на восприятие расположенных, наэтом фоне предметов.

Двойственные изображения - это изображения, в которых человек выделяет для себя либо фон, либо фигуру в зависимости от его восприятия картинки.

Изображения – перевёртыши, как ни крути, как не переворачивай изображения-перевертыши, а картинки местами не меняются.

Это, пожалуй, самый большой раздел иллюзий. Ярким примером смешанной оптической иллюзии являются потрясающие рисунки на асфальте, которые под определенным углом просмотра смотрятся очень эффектно.

Опыт, подтверждающий наличие иллюзий в реальной жизни      

Для выполения иллюзии понадобится :стакан ,вода ,стрелки ,нарисованные на бумаге.

Тепрь нужно налить воду в стакан ,стоящий перед нарисованными стрелками

Посмотрите, как их направление «волшебным» образом меняется.

Вывод: лучи света при переходе из одной среды в другую (из воздуха в воду) меняют свое направление, приближаясь к перпендикуляру. Также стакан с водой действует, как увеличительное стекло.  

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. Благодаря проведенному исследованию в 9 классе в рамках исследовательской работы и проекта по физике на тему "Оптические иллюзии", мы точно можем сказать, что наша гипотеза подтвердилась. Все поставленные нами задачи и цель были решены.

Для написания данного исследовательского проекта (работы) по физике "Оптические иллюзии" были использованы ресурсы Сети Интернет.