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视觉（光学）错觉
与眼睛结构特征相关的错觉。 视觉错觉百科全书
<< 返回： 视力的缺点和缺陷 >> 转发： “整体”和“部分” 眼睛的光学系统并非没有球差和色差。 球面像差的本质是，平行于眼睛的光轴且距离眼睛较远的光线进入眼睛的焦点比距光轴较远的光线的焦点距瞳孔更远。 瞳孔空间的边缘比中间折射光线更多。 部分由于这个原因，如前所述，我们看到了辐射恒星形式的小光源。 通过做这样的实验很容易验证眼睛是否存在球差。 如果将打印的文字放在眼睛前面比最佳视力距离更近的地方，当不再能够清楚地看到字母时，然后取一张有小孔的纸放在眼睛的正前方。眼睛，然后字母将再次变得清晰可见。 如果你把一根黑线放在明亮的火焰前，那么它对我们来说似乎是破碎的——视网膜上散射的光圈覆盖了线的两侧，使其看不见。 为了更好地看到物体，我们“眯起眼睛”，将眼睑合拢，从而减少光线进入眼睛的孔。 结果，瞳孔和晶状体的边缘“关闭”工作，球面像差减少，我们看物体更加清晰锐利。 在强光下，当瞳孔收缩时，球面像差会减小，我们会看得更清楚。 眼睛不是消色差系统：如果眼睛调节至无限远，紫光光线的焦点比红光焦点距离晶状体更近 0,43 mm。 因此，物体，尤其是白色物体，在白光照射下，会在视网膜上产生被彩色边框包围的图像。 通常我们不会注意到她，因为她很虚弱。 然而，借助简单的实验很容易检测到它，例如通过检查图 5。 XNUMX.
如果我们在明亮的天空背景下通过屋顶边缘一张纸上的小孔观察，我们会观察到相同的效果。 抬起叶子，使光线落在瞳孔的外围，我们注意到屋顶附近的天空会显得微红。 如果我们记得在视网膜上获得反向图像，并且当光线落在晶状体边缘时，蓝色光线比红色光线折射得更多，那么上述内容就很容易解释。 当观察尺度或干涉条纹以及使用天文仪器观察天体时，眼睛的色差会造成困难。 已知人们仅在黄昏时出现近视，此时可见物体的轮廓变得不那么清晰。 如果同时物体的清晰可见度限制在 2 m 的距离内，则产生的近视相当于 0,5 屈光度。 白天，眼睛在光谱的黄绿色区域具有最大灵敏度，而在黄昏时，最大灵敏度转移到蓝绿色区域。 眼睛就像镜片一样，折射蓝绿色光线比黄色光线更强烈。 因此，人类由于眼睛色差而发生夜间近视。 此外，在弱光下，眼睛的瞳孔会扩大，晶状体的边缘开始在视网膜上形成图像中发挥重要作用。 因此，夜间近视在一定程度上是由于眼睛的球差造成的。 散光*眼睛。 眼睛的散光称为其缺陷，通常是由于角膜的非球面（复曲面）形状，有时是晶状体表面的非球面形状。 *（希腊“耻辱”-点。） 人眼的散光现象最早由英国物理学家T·荣格于1801年发现。 在存在这种缺陷的情况下（顺便说一句，并非所有人都以尖锐的形式表现出来），由于不同部分的角膜对光的折射不同，平行于眼睛的光线没有点聚焦。 散光严重时，人只能看清楚，例如只能看到垂直线，而看到水平线则模糊，反之亦然（图6）。 明显的散光可以通过带有柱面眼镜的眼镜来矫正，这种眼镜仅在垂直于柱面轴线的方向上折射光线。
完全没有这种缺陷的眼睛在人类中很少见，通过无花果就可以很容易地看出这一点。 7、8 和 9。
为了测试眼睛的散光，眼科医生经常使用一张特殊的桌子（图10），其中十二个圆圈以规则的间隔具有等厚度的阴影。 患有散光的眼睛会看到一个或多个圆圈的线条更黑。 这些更多黑线的方向使我们能够推断出眼睛散光的本质。
如果散光是由于晶状体表面的非球面形状造成的，那么当从清晰地看到水平物体转向观看垂直物体时，人必须改变眼睛的调节能力。 大多数情况下，垂直物体的清晰视野距离小于水平物体的清晰视野距离。 这部分是由于视觉缺陷“高估垂直线”造成的，这将在后面讨论（见第 5 段）。 盲点。 1668年，法国著名物理学家E.马里奥特首次发现眼睛视网膜上存在盲点。 马里奥特描述了他的经验，这使得验证盲点的存在成为可能，如下：“我在深色背景上贴了一个小白纸圆圈，大约与眼睛水平，同时要求另一个圆圈放在第一个物体的右侧，距离大约两英尺，但稍低一点，这样它的图像就落在我右眼的视神经上，同时我闭上左眼。我站在第一个物体的对面圆圈并逐渐移开，我的右眼一直盯着它。它的尺寸约为 9 英寸，完全从视野中消失。我不能将其归因于它的侧面位置，因为我辨别出其他比他更侧面的物体；我如果我没有再次发现他，眼睛有轻微的移动，我会认为他已经被移走了。 众所周知，马里奥特教英国国王查理二世和他的朝臣们如何在没有头的情况下看到对方，从而逗乐了他们。 *（1 英尺等于 0,3048 m，1 英寸等于 25,4 mm。） 眼睛的视网膜位于视神经进入眼睛的地方，没有神经纤维（视杆细胞和视锥细胞）的感光末端。 因此，落在视网膜这个位置的物体的图像不会传输到大脑。 您可以通过查看图 11 中的任意图来验证是否存在盲点。 参见图12、13和11。在这些图中，右眼的盲点位于中心光束的右侧，左眼的盲点位于中心光束的左侧。 在这些条件下，在第一种情况下，图形的右侧消失，在第二种情况下，左侧消失。 因此，对于右眼，需要将绘图设置为使绘图的左侧部分与眼睛正对(例如图12和图13中的中心圆或图XNUMX中的十字)，并且为绘图的左-右部分。 然后，如有必要，删除或放大绘图，或将其稍微移到一边，直到获得清晰的效果。
S.I.瓦维洛夫院士在谈到眼睛的结构时写道：“眼睛的光学部分多么简单，它的感知机制就多么复杂。我们不仅不知道视网膜各个元件的生理意义，而且也不知道它的结构。”能够说出光敏细胞的空间分布有多合适，你需要什么盲点等等。 摆在我们面前的不是一个人造的物理装置，而是一个有利有弊的活体器官，但一切又密不可分地连成一个活生生的整体。 盲点似乎应该阻止我们看到整个物体，但在正常情况下我们不会注意到这一点。 首先，因为落在一只眼睛的盲点上的物体的图像不会投射到另一只眼睛的盲点上； 其次，因为物体下落的部分会不自觉地充满视野中相邻部分的图像。 例如，如果在观看黑色水平线时，一只眼睛视网膜上这些线的图像的某些区域落在盲点上，那么我们将不会看到这些线的中断，因为我们的另一只眼睛会弥补对于第一个的缺点。 经过任何眼睛盲点的“直线”部分将被我们的意识沿着最短路径延续，即使实际上这些线在这个地方有中断或弯曲。 因此，例如，如果盲点位于“十字架的中间”，我们就会“看到”十字架，即使实际上它的四个分支没有在中间连接。 这是另一个有趣的经历。 如果我们拿着一张有红点的白纸放在我们面前，让这个红点不可见，比如用右眼，我们仍然会用左眼看到这个点，也就是说，我们会看到一张有红点的纸，这是真的。 然而，如果我们拿一张全白的纸，把红色的玻璃放在左眼前面，那么整张纸就会呈现红白色，而右眼盲点对应的地方与其余部分没有什么不同。的背景。 即使用一只眼睛观察，我们的理性也会弥补视网膜的缺失，视野中物体的某些细节的消失也不会到达我们的意识。 盲点相当大（在距离观察者两米的地方，甚至人脸都可以从视野中消失），但在正常视力条件下，我们眼睛的活动性消除了视网膜的这种“缺失” 。 辐照*。 照射现象在于，深色背景下的浅色物体似乎相对于其实际尺寸被放大，并且可以说捕获了深色背景的一部分。 这种现象自古以来就已为人所知。 就连古罗马的建筑师和工程师维特鲁威（公元前一世纪）也在他的著作中指出，当黑暗与光明结合时，“光明吞噬黑暗”。 在我们的视网膜上，光线部分捕捉到了阴影所占据的位置。 *（在拉丁语中 - 不正确的辐射。） R.笛卡尔对照射现象做出了最初的解释，他认为，光物体尺寸的增加是由于生理兴奋扩散到视网膜中直接受刺激部位附近的部位所致。 然而，这种解释目前正在被亥姆霍兹提出的一种新的、更严格的解释所取代，根据该解释，以下情况是辐射的根本原因。 由于晶状体的缺陷、调节不准确等原因，每个发光点都以小散射圈的形式描绘在眼睛的视网膜上。当我们在黑暗背景下检查光表面时，由于像差散射，该表面的边界似乎在分开，并且该表面对我们来说似乎比其真实的几何尺寸更大； 它似乎延伸到了周围黑暗背景的边缘。 照射的效果越强烈，眼睛的适应能力就越差。 由于视网膜上存在光散射圈，在某些条件下（例如非常细的黑线），浅背景上的暗物体也会受到虚幻的夸张——这就是所谓的负照射。 我们可以观察辐照现象的例子有很多，这里不可能一一列举。 图 14 清楚地证实了辐射的存在。 19-XNUMX。
伟大的意大利艺术家、科学家和工程师列奥纳多·达·芬奇在他的笔记中对辐射现象做了如下描述： “当太阳在光秃秃的树木后面可见时，所有与太阳体相对的树枝都会减少，以至于变得看不见，放置在眼睛和太阳体之间的轴也会发生同样的情况。我看到一个穿着黑衣的女人头上戴着一条白色的带子，后者的宽度似乎是黑衣妇女肩宽的两倍。如果从很远的距离看，堡垒的城垛，彼此之间间隔间隔等于这些牙齿的宽度，那么间隔似乎比牙齿大得多……”。 德国伟大诗人歌德在其论文《花的教义》中指出了许多观察自然界中辐照现象的事例。 他对这一现象的描述如下： “深色物体似乎比相同大小的浅色物体小。如果我们同时考虑黑色背景上的白色圆圈和白色背景上相同直径的黑色圆圈，那么后者对我们来说大约是 1/ 5 比第一个小。如果黑色圆圈相应地变大，它们看起来会相等 月亮的新月似乎属于一个直径比月亮其余黑暗部分更大的圆圈，有时可以区分在这种情况下。 天文观测中的辐射现象，使得观测物体上很难观察到细黑线； 在这种情况下，有必要停止望远镜的镜头。 由于辐射现象，物理学家看不到衍射图样的薄外围环。 穿深色衣服的人会比穿浅色衣服的人显得更瘦。 从边缘后面可见的光源会在其中产生明显的凹口。 蜡烛火焰出现的尺子在这个地方有一个凹口。 升起和落下的太阳在地平线上划出一道凹痕。 再举几个例子。 黑线，如果“放在明亮的火焰前，似乎在这个地方被打断；白炽灯的白炽灯丝似乎比实际的粗；深色背景上的灯丝似乎比浅色背景上的粗。窗框上的镶边看起来比实际尺寸要小。青铜铸造的雕像看起来比石膏或白色大理石制成的雕像小。 古希腊的建筑师将其建筑物的角柱做得比其他柱子更粗，因为这些柱子从许多角度来看在明亮的天空背景下都是可见的，并且由于辐射现象，会显得更薄。 我们对太阳的视星等产生了一种特殊的错觉。 与其他描绘的主题相比，艺术家倾向于将太阳画得太大。 另一方面，在风景摄影中，也显示了太阳，尽管镜头给出了正确的太阳图像，但对我们来说，太阳显得不自然地小。 请注意，当黑线或微亮的金属线在白色背景上比在黑色或灰色背景上显得更粗时，可以观察到负照射现象。 例如，如果蕾丝制造商想要炫耀她的艺术，那么她最好用黑线制作蕾丝并将其铺在白色衬里上。 如果我们在平行暗线的背景下观察电线，例如瓦片屋顶或砖砌体，那么电线在与每条暗线交叉的地方会显得变厚和断裂。 当电线叠加在建筑物清晰轮廓的视野中时，也会观察到这些效应。 可能，照射现象不仅与晶状体的像差特性有关，还与眼睛介质（眼睑和角膜之间的液体层，填充前房的介质）中的光的散射和折射有关。以及眼睛的整个内部）。 因此，眼睛的辐射特性显然与其对“点”光源的分辨能力和辐射感知有关（图20）。 眼睛高估锐角的能力与像差特性有关，因此部分与辐射现象有关。
作者：Artamonov I.D. << 返回： 视力的缺点和缺陷 >> 转发： “整体”和“部分”
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