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시각적(광학) 환상
눈의 구조적 특징과 관련된 환상입니다. 착시 백과사전
<< 뒤로: 시력의 단점 및 결함 >> 앞으로: "전체"와 "부분" 눈의 광학 시스템은 구면수차와 색수차로부터 자유롭지 않습니다. 구면 수차의 본질은 축과 평행하고 작은 거리에 있는 눈에 들어오는 광선의 초점이 축에서 더 멀리 있는 광선의 초점보다 동공에서 더 멀다는 것입니다. 동공 공간의 가장자리는 중앙보다 빛을 더 많이 굴절시킵니다. 앞서 언급한 바와 같이 부분적으로는 빛나는 별 형태의 작은 광원을 볼 수 있는 이유도 있습니다. 이러한 실험을 통해 눈의 구면수차의 존재 여부를 쉽게 확인할 수 있습니다. 인쇄된 문자를 가장 잘 보이는 거리보다 가까운 눈 앞에 놓아 글자가 더 이상 선명하게 보이지 않을 때 작은 구멍이 있는 종이를 가져다가 바로 눈 앞에 놓는 경우 눈에 보이면 글자가 다시 선명하게 보입니다. 밝은 불꽃 앞에 검은 실을 쥐면 우리에게는 깨진 것처럼 보입니다. 망막에 산란되는 빛의 원이 실의 양쪽을 덮어 보이지 않게 만듭니다. 물체를 더 잘 보기 위해 눈을 가늘게 뜨고 눈꺼풀을 모아 광선이 눈으로 들어가는 구멍을 줄입니다. 그 결과, 동공과 렌즈의 가장자리가 작업에서 "꺼지고" 구면 수차가 감소하여 물체를 더욱 선명하고 선명하게 볼 수 있습니다. 밝은 빛에서 동공이 수축하면 구면수차가 감소하고 더 잘 보입니다. 눈은 무채색 시스템이 아닙니다. 눈을 무한대에 고정하면 보라색 광선의 초점은 빨간색 광선의 초점보다 렌즈에 0,43mm 더 가깝게 위치합니다. 따라서 백색광으로 조명된 물체, 특히 흰색 물체는 유색 테두리로 둘러싸인 망막에 이미지를 제공합니다. 그녀는 매우 약하기 때문에 일반적으로 우리는 그녀를 알아차리지 못합니다. 그러나 그림 5과 같은 간단한 실험을 통해 이를 쉽게 발견할 수 있습니다. XNUMX.
밝은 하늘을 배경으로 지붕 가장자리에 있는 종이에 있는 작은 구멍을 통해 보면 동일한 효과를 관찰할 수 있습니다. 광선이 동공 주변에 떨어지도록 잎을 올리면 지붕 근처의 하늘이 붉게 보일 것입니다. 위의 내용은 망막에서 역상이 얻어지고 광선이 렌즈 가장자리에 떨어지면 파란색 광선이 빨간색 광선보다 더 많이 굴절된다는 점을 기억하면 쉽게 설명할 수 있습니다. 눈의 색수차는 천문 장비를 사용하여 천체를 관찰할 때뿐만 아니라 천칭이나 간섭 줄무늬를 볼 때 어려움을 야기합니다. 눈에 보이는 물체의 윤곽이 덜 선명해지는 황혼에만 사람들에게 근시가 발생하는 경우가 알려져 있습니다. 동시에 물체의 선명한 가시성이 2m의 거리로 제한되면 결과 근시는 0,5디옵터에 해당합니다. 낮 동안 눈의 감도는 스펙트럼의 황록색 영역에서 최대 감도를 가지며 황혼에는 최대 감도가 청록색 영역으로 이동합니다. 눈은 렌즈처럼 노란색 광선보다 청록색 광선을 더 강하게 굴절시킵니다. 따라서 인간에게는 눈의 색수차로 인해 야간 근시가 발생합니다. 또한, 낮은 조명에서는 눈의 동공이 확장되고 렌즈의 가장자리가 망막에 이미지를 형성하는 데 큰 역할을 하기 시작합니다. 결과적으로 야간근시는 어느 정도 눈의 구면수차로 인해 발생합니다. 난시* 눈. 눈의 난시는 결함이라고 하며, 일반적으로 각막의 비구형(원환체) 모양과 때로는 렌즈 표면의 비구형 모양으로 인해 발생합니다. * (그리스어 "낙인"-점.) 인간 눈의 난시는 1801년 영국 물리학자 T. Jung에 의해 처음 발견되었습니다. 이 결함이 있는 경우(모든 사람에게 날카로운 형태로 나타나는 것은 아님) 각막의 여러 부분에서 빛의 굴절이 다르기 때문에 눈에 평행하게 떨어지는 광선의 초점을 맞추는 데 포인트가 없습니다. 난시가 심한 사람은 예를 들어 수직선만 선명하게 보고 수평선은 흐릿하게 보거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다(그림 6). 뚜렷한 난시는 원통형 안경이 달린 안경으로 교정되는데, 이 안경은 원통형 축에 수직인 방향으로만 광선을 굴절시킵니다.
무화과를 보면 쉽게 알 수 있듯이, 인간에게서 이 결핍이 완전히 없는 눈은 거의 없습니다. 7, 8, 9.
눈의 난시를 테스트하기 위해 안과 의사는 종종 특수 테이블(그림 10)을 사용합니다. 이 테이블에는 XNUMX개의 원이 일정한 간격으로 동일한 두께의 음영을 가지고 있습니다. 난시가 있는 눈은 하나 이상의 원의 선이 더 검게 보입니다. 이러한 더 많은 검은색 선의 방향을 통해 우리는 눈의 난시의 본질을 결론지을 수 있습니다.
난시가 렌즈 표면의 비구형 모양으로 인해 발생하는 경우, 수평 물체의 선명한 시야에서 수직 물체의 시야로 이동할 때 눈의 조절을 변경해야 합니다. 대부분의 경우 수직 물체의 선명한 시야 거리는 수평 물체의 거리보다 작습니다. 이는 부분적으로 나중에 설명할 시각적 결함인 "수직선의 과대평가" 때문입니다(문단 5 참조). 맹점. 눈의 망막에 맹점의 존재는 1668년 유명한 프랑스 물리학자 E. 마리오트(E. Mariotte)에 의해 처음 발견되었습니다. Mariotte는 사각지대의 존재를 확인할 수 있는 자신의 경험을 다음과 같이 설명합니다. “어두운 배경에 대략 눈 높이에 작은 흰색 종이 원을 부착하고 동시에 다른 원에게 다음과 같이 요청했습니다. 첫 번째 눈 옆에, 오른쪽으로 약 9피트 거리에서 조금 더 낮게 잡고 그 이미지가 내 오른쪽 눈의 시신경에 떨어지도록 하고 왼쪽을 감습니다. 나는 첫 번째 눈 반대편에 서 있었습니다. 오른쪽 눈을 바라보며 점차 멀어졌다. 약 4인치 크기의 는 시야에서 완전히 사라졌다. 나는 그보다 훨씬 더 옆에 있는 다른 물체를 구별했기 때문에 이것이 옆 위치 때문이라고 생각할 수 없었다. 내가 조금만 눈을 움직여 그를 다시 발견하지 못했다면 그가 제거되었다고 생각했을 것입니다. 메리어트는 영국 왕 찰스 XNUMX세와 그의 신하들에게 머리 없이도 서로를 볼 수 있도록 가르쳐 즐겁게 해준 것으로 알려져 있습니다. * (1피트는 0,3048m, 1인치는 25,4mm입니다.) 시신경이 눈으로 들어가는 곳의 눈의 망막에는 빛에 민감한 신경 섬유 말단(간상체와 원추체)이 없습니다. 결과적으로, 망막의 이 위치에 떨어지는 물체의 이미지는 뇌로 전달되지 않습니다. 그림 11을 보면 사각지대가 있는지 확인할 수 있습니다. 12, 13 및 11. 이 그림에서 오른쪽 눈의 맹점은 중앙 빔의 오른쪽에 있고 왼쪽의 경우 왼쪽에 있습니다. 이러한 조건에서는 첫 번째 경우 그림의 오른쪽이 사라지고 두 번째 경우 왼쪽이 사라집니다. 따라서 오른쪽 눈의 경우 그림의 왼쪽 부분이 눈의 정반대 위치가 되도록 그림을 설정해야 하며(예를 들어, 도 12 및 도 13의 중앙 원 또는 도 XNUMX의 십자 표시), 왼쪽 - 그림의 오른쪽 부분. 그런 다음 필요한 경우 도면을 제거하거나 확대하거나 명확한 효과가 나타날 때까지 측면으로 조금 이동합니다.
학자 S. I. Vavilov는 눈의 구조에 대해 다음과 같이 썼습니다: "눈의 광학 부분이 얼마나 단순한지, 인식 메커니즘이 얼마나 복잡한지. 우리는 망막의 개별 요소의 생리학적 의미를 알지 못할 뿐만 아니라, 감광성 세포의 공간적 분포가 얼마나 적절한지, 사각지대가 필요한지 등을 말할 수 있습니다. 우리 앞에는 인공적인 물리적 장치가 아니라 장점과 단점이 혼합되어 있지만 모든 것이 살아있는 전체로 뗄 수 없게 연결되어 있는 살아있는 기관이 있습니다. 사각지대는 우리가 사물 전체를 보는 것을 방해하는 것처럼 보이지만, 정상적인 조건에서는 이를 알아차리지 못합니다. 첫째, 한쪽 눈의 사각지대에 떨어지는 물체의 이미지가 다른 쪽 눈의 사각지대에 투영되지 않기 때문입니다. 둘째, 물체가 떨어지는 부분은 시야에 있는 이웃 부분의 이미지로 무의식적으로 채워지기 때문입니다. 예를 들어 검은색 수평선을 볼 때 한쪽 눈의 망막에 있는 이 선 이미지의 일부 영역이 사각지대에 있으면 다른 쪽 눈이 구성하기 때문에 이 선이 끊어지는 것을 볼 수 없습니다. 첫 번째의 단점 때문에. 눈의 사각지대를 통과하는 "직선" 구간은 실제로 선이 이곳에서 끊어지거나 구부러지는 경우에도 우리 의식에 의해 최단 경로를 따라 계속됩니다. 예를 들어 사각지대가 "십자가의 중앙"에 있다면 실제로는 네 가지가 중앙에서 연결되지 않더라도 우리는 십자가를 "볼" 것입니다. 또 다른 흥미로운 경험이 있습니다. 예를 들어 오른쪽 눈으로 빨간 점이 보이지 않도록 앞에 빨간 점이 있는 흰 종이를 들고 있으면 왼쪽 눈으로도 그 점을 볼 수 있습니다. 빨간 점이 있는 종이 한 장, 그게 사실이에요. 그러나 완전히 흰 종이를 가져다가 왼쪽 눈 앞에 빨간색 유리를 대면 종이 전체가 불그스름한 흰색으로 나타나며 오른쪽 눈의 사각지대에 해당하는 부분은 나머지 부분과 다르지 않습니다. 배경. 한쪽 눈으로 관찰하더라도 우리의 이성은 망막 부족을 보상하고 시야에서 물체의 일부 세부 사항이 사라지는 것은 우리의 의식에 도달하지 못합니다. 맹점은 상당히 크지만(관찰자로부터 XNUMXm 거리에서는 사람의 얼굴도 시야에서 사라질 수 있음) 정상적인 시야 조건에서는 눈의 이동성이 이러한 망막의 "부족"을 제거합니다. . 조사*. 조사 현상은 어두운 배경에 밝은 물체가 실제 크기에 비해 확대되어 어두운 배경의 일부를 포착하는 것으로 구성됩니다. 이 현상은 아주 고대부터 알려져 왔습니다. 고대 로마의 건축가이자 기술자인 비트루비우스(기원전 XNUMX세기)조차 그의 저서에서 어둠과 빛이 결합되면 "빛은 어둠을 삼킨다"고 지적했습니다. 우리의 망막에서 빛은 그림자가 차지하는 장소를 부분적으로 포착합니다. * (라틴어 - 잘못된 방사선.) 방사선 조사 현상에 대한 초기 설명은 R. Descartes에 의해 제공되었으며, 그는 망막의 직접 자극을 받은 부위에 인접한 장소로 생리적 자극이 확산되어 가벼운 물체의 크기가 증가한다고 주장했습니다. 그러나 이 설명은 현재 Helmholtz가 공식화한 새롭고 보다 엄격한 설명으로 대체되고 있으며, 이에 따르면 다음과 같은 상황이 방사선 조사의 근본 원인입니다. 각 발광점은 렌즈의 불완전성, 부정확한 조절 등으로 인해 작은 산란원 형태로 눈의 망막에 표시됩니다. 어두운 배경에서 빛의 표면을 검사할 때 수차 산란으로 인해 이 표면의 경계는 서로 멀어지는 것처럼 보이며 표면은 실제 기하학적 크기보다 더 크게 보입니다. 주변의 어두운 배경 가장자리 위로 확장되는 것처럼 보입니다. 조사 효과가 날카로울수록 눈의 수용력이 나빠집니다. 망막에 빛이 산란하는 원이 있기 때문에 특정 조건(예: 매우 얇은 검은색 실)에서 밝은 배경의 어두운 물체도 환상적 과장을 겪을 수 있습니다. 이것이 소위 부정적인 조사입니다. 조사 현상을 관찰할 수 있는 예는 많이 있지만 여기서 전부 제시하는 것은 불가능합니다. 방사선 조사의 존재는 그림에서 명확하게 확인됩니다. 14-19.
이탈리아의 위대한 예술가이자 과학자이자 엔지니어인 레오나르도 다빈치는 자신의 노트에서 방사선 조사 현상에 대해 다음과 같이 말합니다. "잎이 없는 나무 뒤에서 태양이 보일 때, 태양체 반대편에 있는 모든 가지가 너무 작아서 보이지 않게 됩니다. 눈과 태양체 사이에 있는 줄기도 마찬가지입니다. 나는 검은 옷을 입은 여자를 보았습니다. , 머리에 흰색 띠가 있고 후자는 검은 옷을 입은 여성들의 어깨 너비보다 두 배나 넓어 보였습니다. 먼 거리에서 우리가 서로 분리 된 요새의 흉벽을 보면 이 치아의 너비와 같은 간격이 있으면 간격이 치아보다 훨씬 큰 것 같습니다 ... ". 독일의 위대한 시인 괴테는 그의 논문 "꽃의 가르침"에서 자연의 방사선 조사 현상을 관찰한 여러 사례를 지적합니다. 그는 이 현상에 대해 다음과 같이 썼습니다. "어두운 물체는 같은 크기의 밝은 물체보다 작은 것 같습니다. 검정색 배경에 흰색 원과 흰색 배경에 같은 지름의 검정색 원을 동시에 고려하면 후자가 약 1/5로 보입니다. 첫 번째 것보다 XNUMX 작습니다. 검은색 원이 그에 맞게 더 커지면 동일하게 보일 것입니다. 달의 어린 초승달은 달의 어두운 부분의 나머지 부분보다 더 큰 직경의 원에 속하는 것처럼 보이며, 이는 때때로 구별 가능합니다. 이 경우. 천문 관측 시 방사선 조사 현상으로 인해 관측 대상의 가는 검은색 선을 관찰하기가 어렵습니다. 그러한 경우에는 망원경의 렌즈를 멈춰야 합니다. 물리학자들은 조사 현상으로 인해 회절 패턴의 얇은 주변 고리를 볼 수 없습니다. 어두운 드레스를 입은 사람은 밝은 드레스를 입은 사람보다 더 날씬해 보입니다. 가장자리 뒤에서 보이는 광원은 그 안에 뚜렷한 노치를 생성합니다. 이곳에는 양초의 불꽃이 나타나는 자가 노치로 표현되어 있습니다. 떠오르고 지는 태양은 지평선에 한 획을 그었습니다. 몇 가지 예가 더 있습니다. 검은 실이 밝은 불꽃 앞에 있으면 이 곳에 가로막혀 있는 것처럼 보이고, 백열등의 백열 필라멘트는 실제보다 두꺼워 보이고, 어두운 배경의 밝은 선은 밝은 전선보다 더 두꺼워 보입니다. 창틀의 바인딩은 실제보다 작게 보입니다. 청동으로 주조된 조각상은 석고나 흰색 대리석으로 만든 조각상보다 작아 보입니다. 고대 그리스의 건축가들은 건물의 모퉁이 기둥을 다른 기둥보다 더 두껍게 만들었습니다. 왜냐하면 이러한 기둥은 다양한 관점에서 밝은 하늘을 배경으로 볼 수 있고 조사 현상으로 인해 더 얇게 보일 것이기 때문입니다. 우리는 태양의 겉보기 등급과 관련하여 이상한 환상을 갖게 됩니다. 예술가들은 다른 묘사 대상에 비해 태양을 너무 크게 그리는 경향이 있습니다. 반면, 태양을 보여주는 풍경 사진에서는 렌즈가 태양에 대한 정확한 이미지를 제공하지만 우리에게는 부자연스러울 정도로 작게 보입니다. 검은색이나 회색보다 흰색 바탕에 검은색 실이나 약간 반짝이는 금속선이 더 두껍게 나타나는 경우 네거티브 조사 현상이 관찰될 수 있습니다. 예를 들어, 레이스 제작자가 자신의 예술을 과시하고 싶다면 검은 실로 레이스를 만들어 흰색 안감에 펴는 것이 더 좋습니다. 타일 지붕이나 벽돌과 같은 평행한 어두운 선의 배경에서 전선을 관찰하면 전선이 각 어두운 선을 교차하는 부분에서 두꺼워지고 부러진 것처럼 보입니다. 이러한 효과는 건물의 선명한 윤곽선의 시야에 와이어가 겹쳐질 때도 관찰됩니다. 아마도 조사 현상은 렌즈의 수차 특성뿐만 아니라 눈 매체(눈꺼풀과 각막 사이의 액체 층, 전방을 채우는 매체)의 빛의 산란 및 굴절과도 관련이 있을 것입니다. 그리고 눈의 전체 내부). 따라서 눈의 방사 특성은 분해능 및 "점" 광원의 복사 인식과 분명히 관련되어 있습니다(그림 20). 예각을 과대평가하는 눈의 능력은 수차 특성과 관련이 있으며, 따라서 부분적으로는 방사선 조사 현상과도 관련이 있습니다.
저자: Artamonov I.D. << 뒤로: 시력의 단점 및 결함 >> 앞으로: "전체"와 "부분"
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