ILLUSIONI VISIVE (OTTICHE).
Illusioni associate alle caratteristiche strutturali dell'occhio. Enciclopedia delle illusioni visive Nel tempo libero / Illusioni visive (ottiche). << Indietro: Svantaggi e difetti della vista >> Avanti: "intero" e "parte" Il sistema ottico dell'occhio non è esente da aberrazioni sferiche e cromatiche. L'essenza dell'aberrazione sferica è che il fuoco per i raggi che entrano nell'occhio parallelamente al suo asse ea una piccola distanza da esso è più lontano dalla pupilla rispetto al fuoco per i raggi che sono più distanti dall'asse. I bordi dello spazio pupillare rifrangono la luce più del suo centro. In parte per questo motivo, come affermato in precedenza, vediamo piccole sorgenti luminose sotto forma di stelle radianti. È facile verificare la presenza dell'aberrazione sferica dell'occhio facendo un tale esperimento. Se il testo stampato viene posto davanti all'occhio più vicino della distanza della migliore visione, quando non è più possibile vedere chiaramente le lettere, e quindi viene preso un pezzo di carta con un piccolo foro e posto davanti all'occhio stesso occhio, allora le lettere diventeranno di nuovo chiaramente visibili. Se tieni un filo nero davanti a una fiamma luminosa, allora ci sembra rotto: i cerchi di luce che si diffondono sulla retina coprono il filo su entrambi i lati e lo rendono invisibile. Nel tentativo di vedere meglio l'oggetto, "strizziamo gli occhi", uniamo le palpebre e riduciamo così il foro attraverso il quale i raggi di luce passano nell'occhio. Di conseguenza, i bordi della pupilla e dell'obiettivo vengono "disattivati" dal lavoro, l'aberrazione sferica viene ridotta e vediamo l'oggetto in modo più chiaro e nitido. In piena luce, quando la pupilla si restringe, l'aberrazione sferica diminuisce e vediamo meglio. L'occhio non è un sistema acromatico: il fuoco dei raggi viola si trova 0,43 mm più vicino all'obiettivo rispetto al fuoco dei raggi rossi se l'occhio è sistemato all'infinito. Pertanto, gli oggetti, soprattutto quelli bianchi, illuminati con luce bianca, danno un'immagine sulla retina circondata da un bordo colorato. Di solito non la notiamo, perché è molto debole. Tuttavia, è facile rilevarlo con l'aiuto di semplici esperimenti, ad esempio esaminando la Fig. 5.
Osserveremo lo stesso effetto se guardiamo attraverso un piccolo foro in un pezzo di carta sul bordo del tetto sullo sfondo di un cielo luminoso. Alzando la foglia in modo che i raggi cadano sulla periferia della pupilla, notiamo che il cielo vicino al tetto sembrerà rossastro. Quanto sopra è facile da spiegare se ricordiamo che l'immagine inversa si ottiene sulla retina e che quando i raggi cadono sul bordo del cristallino, i raggi blu vengono rifratti più di quelli rossi. L'aberrazione cromatica dell'occhio crea difficoltà quando si osservano scale o frange di interferenza, così come quando si osservano corpi celesti utilizzando strumenti astronomici. Sono noti casi di miopia nelle persone solo al tramonto, quando i contorni degli oggetti visibili diventano meno nitidi. Se allo stesso tempo la chiara visibilità degli oggetti è limitata a una distanza di 2 m, la miopia risultante corrisponde a 0,5 diottrie. Durante il giorno, l'occhio ha la massima sensibilità nella regione giallo-verde dello spettro, e al crepuscolo la massima sensibilità si sposta nella regione blu-verde. L'occhio, come una lente, rifrange i raggi blu-verdi più fortemente di quelli gialli. Pertanto, la miopia notturna si verifica negli esseri umani a causa dell'aberrazione cromatica dell'occhio. Inoltre, in condizioni di scarsa illuminazione, la pupilla dell'occhio si espande ei bordi del cristallino iniziano a svolgere un ruolo importante nella formazione dell'immagine sulla retina. Di conseguenza, la miopia notturna è in una certa misura dovuta all'aberrazione sferica dell'occhio. Astigmatismo* occhi. L'astigmatismo dell'occhio è il suo difetto, solitamente dovuto alla forma non sferica (torica) della cornea e talvolta alla forma non sferica delle superfici del cristallino. * (Greco "stigma" - punto.) L'astigmatismo dell'occhio umano fu scoperto per la prima volta nel 1801 dal fisico inglese T. Jung. In presenza di questo difetto (a proposito, non in tutte le persone si manifesta in forma acuta), non c'è punto di messa a fuoco dei raggi che cadono parallelamente all'occhio, a causa della diversa rifrazione della luce da parte della cornea in diverse sezioni. Con un forte astigmatismo, una persona vede chiaramente, ad esempio, solo le linee verticali e vede le linee orizzontali sfocate o viceversa (Fig. 6). L'astigmatismo pronunciato viene corretto da occhiali con occhiali cilindrici, che rifrangono i raggi luminosi solo nella direzione perpendicolare all'asse del cilindro.
Occhi completamente privi di questa carenza sono rari nell'uomo, come si può facilmente vedere considerando i fichi. 7, 8 e 9.
Per testare gli occhi per l'astigmatismo, gli oftalmologi usano spesso un tavolo speciale (Fig. 10), dove dodici cerchi hanno ombreggiature di uguale spessore a intervalli regolari. Un occhio con astigmatismo vedrà le linee di uno o più cerchi più nere. La direzione di queste linee più nere ci permette di concludere la natura dell'astigmatismo dell'occhio.
Se l'astigmatismo è dovuto alla forma non sferica della superficie dell'obiettivo, quando si passa da una visione chiara di oggetti orizzontali alla visualizzazione di oggetti verticali, una persona deve cambiare la sistemazione degli occhi. Molto spesso, la distanza di una visione chiara degli oggetti verticali è inferiore a quella degli oggetti orizzontali. Ciò è in parte dovuto al difetto visivo "sovrastima delle linee verticali", di cui parleremo più avanti (vedi paragrafo 5). Punto cieco. La presenza di un punto cieco sulla retina dell'occhio fu scoperta per la prima volta nel 1668 dal famoso fisico francese E. Mariotte. Mariotte descrive così la sua esperienza, che permette di verificare la presenza di un punto cieco: “Ho attaccato un cerchietto di carta bianca su fondo scuro, all'incirca all'altezza degli occhi, e contemporaneamente ho chiesto all'altro cerchio di essere tenuto a lato del primo, a destra a una distanza di circa due piedi ma un po' più in basso in modo che l'immagine di esso cada sul nervo ottico del mio occhio destro, mentre chiudo il sinistro. cerchio e gradualmente si allontanò, tenendo l'occhio destro su di esso. , che era di circa 9 pollici di dimensione, scomparve completamente dalla vista. Non potevo attribuire questo alla sua posizione laterale, poiché distinguevo altri oggetti che erano ancora più obliqui di lui ; avrei pensato che fosse stato rimosso se non l'avessi ritrovato con il minimo movimento degli occhi. È noto che Marriott divertiva il re inglese Carlo II e i suoi cortigiani insegnando loro a vedersi senza testa. * (1 piede equivale a 0,3048 m, 1 pollice equivale a 25,4 mm.) La retina dell'occhio nel punto in cui il nervo ottico entra nell'occhio non ha terminazioni sensibili alla luce delle fibre nervose (bastoncini e coni). Di conseguenza, le immagini degli oggetti che cadono in questo punto della retina non vengono trasmesse al cervello. È possibile verificare la presenza di un punto cieco osservando una qualsiasi delle Fig. 11, 12 e 13. In queste figure, il punto cieco per l'occhio destro si trova a destra del raggio centrale e per quello sinistro a sinistra. In queste condizioni, nel primo caso scompare il lato destro della figura, nel secondo quello sinistro. Pertanto, per l'occhio destro, è necessario impostare il disegno in modo che la parte sinistra del disegno sia direttamente opposta all'occhio (ad esempio, il cerchio centrale in Fig. 11 e 12 o la croce in Fig. 13), e per la sinistra - la parte destra del disegno. Quindi, se necessario, rimuovi o ingrandisci il disegno o spostalo leggermente di lato fino a ottenere un effetto chiaro.
L'accademico S. I. Vavilov ha scritto sulla struttura dell'occhio: "Quanto è semplice la parte ottica dell'occhio, quanto è complesso il suo meccanismo di percezione. Non solo non conosciamo il significato fisiologico dei singoli elementi della retina, ma non lo siamo in grado di dire quanto sia appropriata la distribuzione spaziale delle celle fotosensibili, a cosa serve un punto cieco, ecc. Davanti a noi non c'è un dispositivo fisico artificiale, ma un organo vivente in cui i vantaggi si mescolano agli svantaggi, ma tutto è indissolubilmente legato in un tutto vivente. Un punto cieco, sembrerebbe, dovrebbe impedirci di vedere l'intero oggetto, ma in condizioni normali non lo notiamo. In primo luogo, perché le immagini degli oggetti che cadono nel punto cieco di un occhio non vengono proiettate nel punto cieco dell'altro; in secondo luogo, perché le parti cadenti degli oggetti sono involontariamente riempite di immagini di parti vicine che si trovano nel campo visivo. Se, ad esempio, osservando le linee orizzontali nere, alcune aree dell'immagine di queste linee sulla retina di un occhio cadono su un punto cieco, allora non vedremo un'interruzione in queste linee, poiché l'altro nostro occhio comporrà per i difetti del primo. Sezioni di "linee rette" che passano attraverso il punto cieco di qualsiasi occhio saranno proseguite dalla nostra coscienza lungo il percorso più breve anche se in realtà le linee hanno un'interruzione o una curva in questo punto. Quindi, per esempio, se il punto cieco è contro il "mezzo della croce", noi "vedremo" la croce anche se in realtà i suoi quattro rami non si connettono al centro. Ecco un'altra esperienza interessante. Se teniamo davanti a noi un foglio di carta bianca con una macchia rossa in modo che questa macchia rossa non sia visibile, ad esempio, con l'occhio destro, vedremo comunque la macchia con l'occhio sinistro, cioè vedremo un foglio di carta con una macchia rossa, il che è vero. Se, tuttavia, prendiamo carta completamente bianca e teniamo un vetro rosso davanti all'occhio sinistro, l'intera carta apparirà bianco-rossastra e il punto corrispondente al punto cieco dell'occhio destro non differisce dal resto di lo sfondo. Anche osservando con un occhio solo, la nostra ragione compensa la mancanza di una retina e la scomparsa di alcuni dettagli degli oggetti dal campo visivo non raggiunge la nostra coscienza. Il punto cieco è piuttosto ampio (a una distanza di due metri dall'osservatore, anche il volto di una persona può scomparire dal campo visivo), ma in condizioni normali di visione, la mobilità dei nostri occhi elimina questa "mancanza" della retina . Irradiazione*. Il fenomeno dell'irraggiamento consiste nel fatto che gli oggetti chiari su uno sfondo scuro sembrano ingranditi rispetto alle loro dimensioni reali e, per così dire, catturano parte dello sfondo scuro. Questo fenomeno è noto fin dall'antichità. Anche Vitruvio (I secolo aC), architetto e ingegnere dell'Antica Roma, sottolineava nei suoi scritti che quando l'oscurità e la luce si uniscono, "la luce divora le tenebre". Sulla nostra retina, la luce cattura in parte il posto occupato dall'ombra. * (In latino - radiazione errata.) La spiegazione iniziale del fenomeno dell'irradiazione è stata data da R. Descartes, il quale ha sostenuto che un aumento delle dimensioni degli oggetti leggeri si verifica a causa della diffusione dell'eccitazione fisiologica in luoghi adiacenti all'area direttamente irritata della retina. Tuttavia, questa spiegazione viene attualmente sostituita da una nuova, più rigorosa, formulata da Helmholtz, secondo la quale le seguenti circostanze sono la causa principale dell'irradiazione. Ogni punto luminoso è raffigurato sulla retina dell'occhio sotto forma di un piccolo cerchio di dispersione a causa dell'imperfezione della lente, dell'adattamento impreciso, ecc. Quando esaminiamo una superficie chiara su uno sfondo scuro, a causa della dispersione aberrazionale, il i confini di questa superficie sembrano allontanarsi, e la superficie ci sembra più grande delle sue vere dimensioni geometriche; sembra estendersi oltre i bordi dello sfondo scuro che lo circonda. L'effetto dell'irradiazione è tanto più nitido, tanto peggiore è l'occhio. A causa della presenza di cerchi di diffusione della luce sulla retina, in determinate condizioni (ad esempio fili neri molto sottili), anche oggetti scuri su uno sfondo chiaro possono essere soggetti a un'esagerazione illusoria: questa è la cosiddetta irradiazione negativa. Ci sono molti esempi in cui possiamo osservare il fenomeno dell'irradiazione, non è possibile riportarli qui per intero. La presenza di irraggiamento è chiaramente confermata dalla Fig. 14-19.
Il grande artista, scienziato e ingegnere italiano Leonardo da Vinci, nei suoi appunti, dice quanto segue sul fenomeno dell'irradiazione: "Quando il Sole è visibile dietro gli alberi senza foglie, tutti i loro rami che sono opposti al corpo solare sono talmente ridotti da diventare invisibili, lo stesso accadrà con l'asta posta tra l'occhio e il corpo solare. Ho visto una donna vestita di nero , con una fascia bianca sul capo, e quest'ultima sembrava larga il doppio della larghezza delle spalle delle donne vestite di nero. intervalli uguali alla larghezza di questi denti, quindi gli intervalli sembrano essere molto più grandi dei denti ... ". Il grande poeta tedesco Goethe segnala una serie di casi di osservazioni del fenomeno dell'irradiazione in natura nel suo trattato "L'insegnamento dei fiori". Scrive di questo fenomeno come segue: "Un oggetto scuro sembra essere più piccolo di un oggetto chiaro della stessa dimensione. Se consideriamo contemporaneamente un cerchio bianco su sfondo nero e un cerchio nero dello stesso diametro su sfondo bianco, allora quest'ultimo ci sembra circa 1/ 5 più piccolo del primo Se il cerchio nero è reso corrispondentemente più grande, sembreranno uguali La giovane mezzaluna della luna sembra appartenere a un cerchio di diametro maggiore rispetto al resto della parte scura della luna, che a volte è distinguibile in questo caso. Il fenomeno dell'irraggiamento nelle osservazioni astronomiche rende difficile osservare sottili righe nere sugli oggetti di osservazione; in tali casi è necessario fermare la lente del telescopio. I fisici, a causa del fenomeno dell'irradiazione, non vedono sottili anelli periferici del modello di diffrazione. In un abito scuro, le persone sembrano più magre che in uno leggero. Le sorgenti luminose visibili da dietro il bordo producono un'apparente tacca in esso. Il righello, da cui appare la fiamma della candela, è rappresentato con una tacca in questo punto. Il sole che sorge e tramonta fa una tacca all'orizzonte. Qualche altro esempio. Un filo nero, se "tenuto davanti a una fiamma luminosa, sembra interrompersi in questo luogo; il filamento incandescente di una lampada a incandescenza sembra più spesso di quanto non sia in realtà; il filo chiaro su uno sfondo scuro sembra più spesso che su uno chiaro. Le rilegature nei telai delle finestre sembrano più piccole di quanto non siano in realtà. Una statua fusa in bronzo sembra più piccola di una realizzata in gesso o marmo bianco. Gli architetti dell'antica Grecia hanno reso le colonne angolari dei loro edifici più spesse di altre, dato che queste colonne da molti punti di vista saranno visibili sullo sfondo di un cielo luminoso e, a causa del fenomeno dell'irraggiamento, appariranno più sottili. Siamo soggetti a una peculiare illusione in relazione alla grandezza apparente del Sole. Gli artisti tendono a disegnare il Sole troppo grande rispetto ad altri soggetti raffigurati. D'altra parte, negli scatti fotografici di paesaggio, che mostrano anche il Sole, ci sembra innaturalmente piccolo, sebbene l'obiettivo ne dia un'immagine corretta. Si noti che il fenomeno dell'irradiazione negativa può essere osservato in quei casi in cui un filo nero o un filo metallico leggermente lucido appare più spesso su uno sfondo bianco che su uno sfondo nero o grigio. Se, ad esempio, una merlettaia vuole mettere in mostra la sua arte, allora è meglio per lei realizzare pizzi con filo nero e stenderli su una fodera bianca. Se osserviamo i fili su uno sfondo di linee scure parallele, come un tetto di tegole o mattoni, allora i fili appaiono ispessiti e spezzati nel punto in cui attraversano ciascuna delle linee scure. Questi effetti si osservano anche quando i fili sono sovrapposti nel campo visivo su un profilo chiaro dell'edificio. Probabilmente, il fenomeno dell'irradiazione è associato non solo alle proprietà di aberrazione del cristallino, ma anche alla diffusione e rifrazione della luce nel mezzo dell'occhio (uno strato di liquido tra la palpebra e la cornea, mezzo che riempie la camera anteriore e l'intero interno dell'occhio). Pertanto, le proprietà irradiative dell'occhio sono ovviamente legate al suo potere risolutivo e alla percezione radiante di sorgenti luminose "puntiformi" (Fig. 20). La capacità dell'occhio di sopravvalutare gli angoli acuti è collegata a proprietà aberrazionali e quindi, in parte, al fenomeno dell'irradiazione.
Autore: Artamonov I.D. << Indietro: Svantaggi e difetti della vista >> Avanti: "intero" e "parte" Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica: Pelle artificiale per l'emulazione del tocco
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