Объяснение эффекта Фехнера-Бенхема
Любой процесс происходит не сразу. Для того чтобы он установился, требуется определённое время. С энергетической точки зрения, работу рецептора можно грубо представить как процесс перекачки через него энергии от внешних источников. В начальном состоянии рецептор «заряжен» каким-то количеством энергии, при попадании на него света он разряжается. В заряженном рецепторе электрическое поле очень сильное, он находится в сильно поляризованном состоянии. Это соответствует случаю, когда рецептор долгое время пребывал в полной темноте. Поляризация настолько высока, что рецептор может «сработать» - выдать импульс под воздействием не только света, но и малейших тепловых, механических, электрических воздействий. Эта спонтанная импульсация вызывает появление в полной темноте зрительных шумов, фона, который ощущается как мелкие светящиеся точки, хаотически появляющиеся и исчезающие по всему полю зрения.
При включении света рецептор, находившийся в режиме максимальной чувствительности, начинает порождать импульсы, частота следования которых вначале очень высока, мало зависит от интенсивности света и в первый момент времени определяется только свойствами мембраны рецепторной клетки. Если действие света продолжается, начинается ионизация и разложение молекул зрительного пигмента, физические свойства которого изменяются. При этом вероятность захвата фотонов снижается, так как пигмент начинает «выцветать». Образовавшиеся ионы замедляют восстановление двойного потенциального слоя. Оба эти фактора способствуют уменьшению частоты импульсов. Как только в рецепторе процессы стабилизируются, стабилизируется и частота импульсации.
|
|
|
Безусловно, что чем больше общая интенсивность света, тем меньше будет увеличение частоты при одном и том же изменении интенсивности; т. е. приращение частоты не пропорционально приращению интенсивности света. Это очень хорошо ощущается при выходе из темного помещения на освещённую солнцем улицу.
Эффект Бэнхема возникает при чередовании яркого белого поля, серого и чёрного с частотой около 10 раз в секунду (эта частота намного ниже частоты смены кадров в кино - 48 раз в секунду). За время наблюдения белого поля рецепторы возбуждаются, происходит их световая адаптация, при наблюдении чёрного поля - темновая адаптация.
Глава 2
Стеклянные чечевицы [1] под водой
Проведем простой опыт: погрузим «увеличительное» (двояковыпуклое) стекло в воду и рассмотрим через него погруженные предметы. Попробуем, - нас поразит неожиданность: увеличительное стекло в воде почти не увеличивает! Погрузим в воду «уменьшительное» (двояковогнутое) стекло, - и окажется, что оно почти утратит свойство уменьшать. Если мы проделаем опыт не с водой, а с растительным маслом, имеющим показатель преломления больший, чем стекло, то двояковыпуклое стекло будет уменьшать предметы, двояковогнутое – увеличивать их!
|
|
|
Тем не менее, если вспомнить закон преломления лучей света, то эти чудеса не будут удивлять вас своей необычайностью. Двояковыпуклая чечевица увеличивает в воздухе потому, что стекло преломляет свет сильнее, нежели окружающий ее воздух. Но между преломляющей способностью стекла и воды разница невелика; поэтому если вы поместите стеклянную чечевицу в воду, то лучи света, переходя из воды в стекло, не испытают большого отклонения. Поэтому под водой увеличительное стекло намного слабее увеличивает, чем в воздухе, а уменьшительное – слабее уменьшает.
Растительное же масло преломляет лучи сильнее, чем стекло, и поэтому в этой жидкости «увеличительные» стекла уменьшают, а «уменьшительные» увеличивают. Так же действуют под водой и воздушные линзы: вогнутые увеличивают, выпуклые – уменьшают. Очки для ныряющих представляют собой именно такие воздушные линзы (Рисунок 6). Луч MN, преломляясь, следует по пути MNOP, удаляясь внутри линзы от перпендикуляра падения и приближаясь к нему (т.е. к OR) вне линзы. Поэтому полая линза действует как увеличительное стекло.
|
|
|
Картинка-перевертыш
Лучи света при переходе из одной среды в другую преломляются. Чем больше между ними разница в коэффициенте преломления, тем сильнее преломление. Например, проходя между стеклом и воздухом лучи почти не меняют своего хода, поэтому мы видим за окном предметы так же, как они есть на самом деле. А вот проходя между воздухом и водой лучи меняют направление достаточно сильно. Это легко можно заметить, разглядывая ложку, опущенную в стакан или свою руку в море.
А из-за того, что стакан выпуклый, он еще и работает как линза - искривляет лучи так, что они перекрещиваются и поэтому мы видим изображение перевернутым. Точка, где все лучи собираются и перекрещиваются, называется фокусом (Рисунок 7). Если перед ним расположить рисунок - то видимое изображение будет направлено правильно. А если его поместить за фокус - то видимое изображение перевернется.
Рисунок 7. Объяснение фокуса.
Поэтому рисуем картинку (Рисунок 8). Ставим за стакан и смотрим сквозь него. А потом картинку начинаем отодвигать и следить за ее превращениями. Как только она отодвинется на нужное расстояние - изображение перевернется. Вот и весь секрет фокуса (Рисунок 9).
|
|
|
Рисунок 8. Изображение без преломляющего воздействия воды на лучи света.
Рисунок 9. Изображение через стакан с водой.
Диск Нипкова
Диск Нипкова — механическое устройство для сканирования изображений, изобретённое Паулем Нипковом в 1884 году. Этот диск являлся неотъемлемой частью многих систем механического телевидения вплоть до 1930-х годов. Замечательное техническое применение обмана зрения представлял так называемый «диск Нипкова», употреблявшийся в первых телевизионных установках. На рисунке «10» вы видите сплошной диск, у краев которого разбросана дюжина отверстий с просветом 2мм; отверстия расположены равномерно по спиральной линии, каждая на размер просвета ближе к центру, чем соседняя. Такой диск будто не предвещает ничего особенного. Но установив его на оси, устроив перед ним окошечко, а позади поместив таких же размеров картинку (Рисунок 11) и приведя диск в быстрое вращение произойдет неожиданное явление: картинка, заслоняемая неподвижным диском, становится при его вращении отчетливо видимой в переднее окошечко. Замедлив вращение – картинка сделается смутной и, наконец, при остановке диска исчезает совершенно; теперь от картинки остается видимым лишь то, что можно рассмотреть сквозь крошечное двухмиллиметровое отверстие.
Разберемся, в чем секрет загадочного эффекта этого диска. Будем вращать диск медленно и проследим за прохождением последовательно каждой отдельной дырочки мимо окошечка.
Самое удаленное от центра отверстие проходит близ верхнего края окошечка; если это движение быстро, она сделает видимой целую полоску картинки, прилегающую к ее верхнему краю. Следующая дырочка, пониже первой, при быстром прохождении в поле окошечка откроем вторую полоску картинки, смежную с первой (Рисунок 12); третья дырочка сделает видимой третью полоску, и т.д. При достаточно быстром вращении диска, видимой становится вся картинка; против окошечка словно вырезается из диска соответствующее отверстие).
Заключение
В ходе обзора различных иллюзий, природы их образование и закономерностей появления удалось выполнить данную курсовую работу и поставленные перед нами задачи. При рассмотрении оптических иллюзий не только с точки зрения самой оптики, но и под призмой восприятия механики и молекулярной физики, можно сделать вывод, что движения объектов, правильный угол обзора, сочетание различных сред с различными концентрациями того или иного вещества в них играет немало важную роль при понимании некоторых иллюзий. Некоторые из таких оптических явлений были описаны и раскрыты в данной курсовой работе, что позволило под новым углом для нас взглянуть на знакомые и не только явления, встречающиеся в жизни, лучше понять как устройство в мире в целом, так и восприятие непосредственно человеком того, что происходит в окружающей его среде.
Список литературы
1) Я.И. Перельман. Занимательная физика. В двух книгах. Книга 2. – 21-е изд., испр. и доп. – М.: Наука. Главная редакция физико-математических литературы, 1983. – 272с.
2) https://science.fandom.com/ru/wiki/Иллюзии_и_парадоксы_цветового_зрения
3) https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-illyuziya-mirazhi-i-paradoksy-zreniya-44
4) https://www.vseznaniya.ru/worldnature/583-mirage
5) https://ru.wikipedia.org/wiki/Мираж
6) https://www.tavika.ru/2015/06/picture.html
[1] Чечевица- устаревшее название линзы
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!