Номер 3, страница 226 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. «Оптические иллюзии» (возможная форма: презентация, реферат, опыты).

1. Что такое оптические иллюзии?

Оптические или зрительные иллюзии — это неверное, искаженное восприятие реальных объектов или явлений, возникающее у человека. Проще говоря, это случаи, когда мы видим не то, что есть на самом деле. Важно понимать, что оптические иллюзии не являются признаком нарушения зрения или психического расстройства. Они представляют собой нормальное явление, связанное со спецификой работы нашей зрительной системы и процессами обработки информации в головном мозге. Мозг постоянно пытается интерпретировать сигналы, поступающие от глаз, на основе предыдущего опыта и встроенных "правил". Иногда эти правила приводят к систематическим ошибкам, которые мы и воспринимаем как иллюзии. Изучение этих иллюзий помогает ученым лучше понять, как устроен и функционирует сложный механизм человеческого зрения и восприятия.

Ответ: Оптические иллюзии — это обманчивые зрительные восприятия, которые возникают из-за особенностей строения и функционирования зрительной системы человека, а также из-за психологических аспектов интерпретации визуальной информации мозгом.

2. Причины возникновения оптических иллюзий

Причины возникновения иллюзий можно условно разделить на две большие группы: физиологические и когнитивные.

Физиологические иллюзии напрямую связаны с устройством и работой наших органов чувств. Например, яркий свет может "засветить" фоторецепторы в сетчатке глаза, и мы некоторое время будем видеть остаточное изображение (послеобраз). Другой пример — иррадиация: светлые объекты на темном фоне кажутся больше своих реальных размеров, потому что свет от них возбуждает не только соответствующие им рецепторы, но и соседние.

Когнитивные иллюзии возникают на этапе обработки визуальной информации мозгом. Наш мозг использует различные эвристики (упрощенные правила) для быстрого построения целостной картины мира. Например, он автоматически учитывает перспективу, тени, контекст. Когда эти правила применяются к необычным или двусмысленным изображениям, возникают ошибки интерпретации.

• Иллюзии неоднозначности: возникают, когда изображение можно интерпретировать двояко (например, ваза Рубина).
• Искажающие иллюзии: мозг неверно оценивает размер, форму или длину из-за влияния окружающих объектов (например, иллюзия Мюллера-Лайера).
• Парадоксальные иллюзии: вызваны изображениями объектов, которые не могут существовать в трехмерном пространстве (например, треугольник Пенроуза).

Ответ: Причины оптических иллюзий кроются как в физиологии зрительного аппарата (например, утомление рецепторов сетчатки), так и в когнитивных процессах мозга, который пытается интерпретировать визуальные сигналы на основе накопленного опыта и встроенных правил, что иногда приводит к систематическим ошибкам.

3. Виды оптических иллюзий

Оптические иллюзии чрезвычайно разнообразны, и их можно классифицировать по характеру искажения восприятия:

• Иллюзии восприятия размера: Объекты одинакового размера кажутся разными из-за влияния перспективы или окружающих элементов. Классический пример — иллюзия Понцо, где два одинаковых отрезка, размещенных на сходящихся линиях (как железнодорожные пути), кажутся разными по длине.
• Иллюзии цвета и контраста: Восприятие цвета и яркости объекта сильно зависит от фона. Самый известный пример — иллюзия с шахматной доской Адельсона, где две клетки, окрашенные в абсолютно одинаковый серый цвет, воспринимаются как черная и белая из-за тени, падающей на одну из них.
• Искажающие иллюзии (дисторсии): Прямые линии могут казаться изогнутыми, а параллельные — пересекающимися. Например, в иллюзии Геринга параллельные прямые линии на фоне лучей, исходящих из центра, кажутся выгнутыми.
• Двойственные (неоднозначные) изображения: Изображения, которые допускают несколько равноправных интерпретаций. Мозг "переключается" между вариантами, не в силах выбрать один. Примеры: "Утка-заяц", "Моя жена и моя теща".
• Иллюзии движения: Статические, неподвижные изображения создают полный эффект движения. Это достигается за счет определенного расположения контрастных цветовых пятен и форм, которые "обманывают" участки мозга, ответственные за восприятие движения. Пример — "Вращающиеся змеи" Акиоши Китаоки.
• Невозможные фигуры: Изображения объектов, которые нарушают законы геометрии и не могут существовать в реальном трехмерном мире, но могут быть нарисованы. К ним относятся лестница Пенроуза и невозможный трезубец.

Ответ: Оптические иллюзии классифицируются по типу искажения: иллюзии размера, цвета и контраста, геометрические искажения, двойственные изображения, иллюзии движения и невозможные фигуры.

4. Опыты с оптическими иллюзиями

Многие оптические иллюзии можно легко воспроизвести и изучить в виде простых опытов.

Опыт 1: Комната Эймса.

Описание: Это комната неправильной, трапециевидной формы, но при взгляде через специальное отверстие она кажется обычной прямоугольной. Если в дальних углах комнаты стоят два человека, то один из них кажется зрителю гигантом, а другой — карликом. Когда они меняются местами, их "размеры" тоже меняются.

Объяснение: Наш мозг, привыкший к прямоугольным помещениям, настаивает на том, что комната имеет правильную форму. Из-за этого он неверно интерпретирует расстояние до людей и, как следствие, их размер. Человек в более близком (но кажущемся таким же далеким) углу проецируется на сетчатку как больший объект, и мозг делает вывод, что он гигант.

Как провести: Построить точную модель комнаты Эймса сложно, но можно найти множество видеодемонстраций или интерактивных симуляций в интернете.

Опыт 2: Волчок Бенхэма.

Описание: Это диск, одна половина которого черная, а на другой нанесены черные дуги разной длины. Если этот диск быстро вращать, то на белой части появляются цветные кольца, хотя на самом диске никаких цветов нет. Эти цвета называют субъективными или фиктивными.

Объяснение: Точного объяснения феномена нет, но основная теория гласит, что разные типы фоторецепторов-колбочек в сетчатке глаза (отвечающие за красный, зеленый и синий цвета) имеют разную скорость реакции и время "отдыха". Быстрое чередование черного и белого стимулирует их по-разному, и мозг интерпретирует эту разницу в сигналах как появление цвета.

Как провести: Можно распечатать шаблон волчка Бенхэма из интернета, наклеить его на картон и раскрутить с помощью карандаша или юлы.

Ответ: Проведение опытов, таких как демонстрация комнаты Эймса или вращение волчка Бенхэма, позволяет наглядно убедиться в существовании оптических иллюзий и исследовать механизмы их возникновения.