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ILLUSIONS VISUELLES (OPTIQUES)
Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge

Illusions dans le mouvement d'un objet. Encyclopédie des illusions visuelles

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Le grand physiologiste russe I.M. Sechenov a adopté un point de vue matérialiste sur la question de la perception visuelle des mouvements. Il écrit : "... par rapport aux mouvements que l'œil est capable de suivre, l'imaginaire et le réel coïncident l'un avec l'autre." Il s'avère que lorsque l'objet d'observation bouge, un certain nombre d'illusions visuelles se produisent également, provoquées par certaines propriétés de notre appareil visuel.

Même Claude Ptolémée (IIe siècle après JC) dans son « Optique » dit que si l'on fait tourner un cercle avec un secteur coloré, alors tout le cercle nous semble coloré. De toute évidence, même les anciens savaient que le feu se déplaçant à une certaine vitesse en cercle se transforme pour nous en un anneau de feu continu.

Notre œil a la capacité de retenir une impression visuelle pendant une fraction de seconde, alors que l’objet visible a déjà disparu du champ de vision.

La sensation visuelle de la lumière met un certain temps à se produire. Si une surface très éclairée apparaît soudainement devant un œil adapté à l'obscurité, la sensation visuelle de celle-ci se produit en environ 0,1 seconde. Avec une plus petite différence dans la luminosité du champ d'adaptation et de la surface lumineuse émergente, ce temps augmente à 0,2-0,3 seconde, avec une plus grande différence, il est réduit. Dans ce cas, la force de la sensation visuelle émergente augmente d'abord fortement - le « flash » semble plus lumineux qu'en réalité, mais ensuite une sensation normale de luminosité « vient » relativement rapidement. A cette inertie de la vision s'ajoute l'inertie du système nerveux, dans lequel se propagent le signal des organes de la vision et le signal de réponse de l'organe moteur, bien qu'à une vitesse élevée, mais non infinie. À partir du moment où un signal de force moyenne est donné jusqu'au moment où une personne bouge en réponse, une moyenne de 0,19 seconde s'écoule. Pour les particuliers, ce temps varie de 0,15 à 0,225 seconde. Lorsqu'une personne perçoit un signal avec un seul œil, elle réagit plus lentement à ce signal : le « décalage » est d'environ 0,015 seconde.

Ce n'est que dans la première moitié du XIXe siècle qu'ils ont commencé à utiliser cette caractéristique de la perception visuelle des objets en mouvement. Ainsi, en 1825, fut construit en France un appareil appelé « taumatrope »*, qui était un morceau de carton avec, par exemple, une cage dessinée d'un côté et un oiseau de l'autre (Fig. 125).

* (Grec : « tauma » – focus, « trop » – roue.)

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Riz. 125. Cet oiseau peut être vu assis dans une cage

En tournant rapidement et en observant les deux côtés du carton en même temps, l'oiseau aura l'impression d'être assis dans une cage. Vous pouvez attacher un morceau de carton avec des dessins des deux côtés à l'axe du dessus. La même expérience peut être réalisée avec une carte comportant d'un côté un cheval au galop et de l'autre un jockey (fig. 126). Plusieurs variantes très diverses de ce jouet sont possibles : un chasseur sans gibier et avec gibier, deux parties distinctes d'un même mot, une ballerine séparée de son partenaire, etc.

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Riz. 126. Si une carte en carton avec l'image d'un cheval au galop d'un côté et d'un jockey de l'autre côté tourne rapidement sur une ficelle qui se déroule, alors nous verrons un jockey sur un cheval (comme indiqué ci-dessous)

À propos, l'illusion d'un oiseau dans une cage peut être obtenue d'une autre manière. Vous devez prendre une demi-carte postale et la placer verticalement entre l'oiseau et la cage afin que l'ombre de la carte postale ne tombe pas sur l'image. 125, puis placez la carte avec le dessin contre votre nez et regardez la cage d'un œil et l'oiseau de l'autre. Dans ce cas, il s'avère que l'oiseau a bougé et est entré dans la cage. Cette illusion s'explique par la fusion des images d'un objet dans les yeux droit et gauche dans notre esprit en une seule image visuelle (effet stéréo).

En 1829, le physicien belge J. Platon construit un appareil, qu'il appelle « phénakistiscope »*, constitué (Fig. 127) d'un cercle en carton divisé en plusieurs secteurs avec le même nombre de fenêtres ; Les secteurs contiennent des images d'une fendeuse de bois dans des positions successives lors du fendage de bûches avec une hache. Si vous vous tenez devant un miroir et regardez à travers la fenêtre pendant que le cercle tourne rapidement, vous aurez l'impression d'une fendeuse de bois en activité.

* (Le Phénakistiscope est une vision trompeuse.)

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Fig. 127

La spirale du Plateau est également connue, dans laquelle un schéma de mouvement cohérent peut être observé. Si le disque avec la spirale (Fig. 128) est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, alors après une fixation à long terme avec l'œil, nous avons l'impression que toutes les branches de la spirale sont tirées vers le centre ; lorsque la spirale tourne dans le sens opposé, on voit la divergence des spirales du centre vers la périphérie. Si, après avoir longtemps observé une spirale en mouvement, nous regardons des objets immobiles, nous les verrons se déplacer dans la direction opposée. Ainsi, par exemple, si, après une longue période d'observation du terrain depuis la fenêtre d'un train en mouvement ou de l'eau depuis la fenêtre d'un bateau à vapeur en mouvement, nous tournons notre regard vers des objets immobiles à l'intérieur du wagon ou du bateau à vapeur, alors il semblera nous pensons qu'ils évoluent également, mais dans la direction opposée. Ces illusions impliquent des images animées séquentielles.

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Fig. 128

Tout le monde connaît l’illusion de vision lorsque, depuis la fenêtre d’un train à l’arrêt, on voit le train voisin se mettre en mouvement. C'est comme si votre train quittait lentement la gare. Vous êtes déjà habitué à connecter des images en mouvement dans votre esprit avec votre mouvement.

Vous regardez par la fenêtre depuis le wagon d'un train de messagerie roulant à une vitesse de 60 kilomètres par heure. Des fleurs rouges poussent sur les pentes du talus, et vous avez envie de les connaître : qu'est-ce que c'est, des roses, des coquelicots ou des dahlias ? Cependant, les fleurs scintillent et ne peuvent pas être reconnues, bien que le train ne se déplace qu'à 16 mètres par seconde. On sait que l'hirondelle vole à une vitesse d'environ 90 m/sec et, au vol, attrape de minuscules insectes et vole comme une flèche à travers des trous légèrement plus grands qu'elle. Par conséquent, elle voit tous les objets qui l’entourent et ses impressions visuelles ne se confondent pas. Une personne ne peut pas suivre le détail de mouvements plus ou moins rapides. C'est pourquoi les instantanés d'une personne qui marche, etc. nous semblent parfois étranges. Il serait correct de dire que la réalité des choses, telle qu'elle est perçue par nos yeux, est rendue plus fidèlement par les beaux-arts que par la photographie instantanée. À la suite des « jouets » similaires à ceux montrés sur la Fig. 125-127, une série d'inventions a suivi qui ont permis de voir des personnages en mouvement lorsque les disques tournaient.

Tous ces appareils étaient les prédécesseurs du cinéma moderne et, pour l’essentiel, leur action repose sur la capacité de l’œil à retenir pendant un certain temps l’impact lumineux produit sur lui. L’œil « voit » encore pendant environ 0,1 seconde ce qui a déjà disparu. Ainsi, dans le cinéma moderne, lors du changement de 24 images par seconde et lorsque la fenêtre du projecteur est bloquée au moment du changement d'image avec un écran spécial (obturateur), notre œil ne remarque pas ce changement et ne perçoit pas le mouvement de la bande, mais le mouvement plus lent des personnages projetés sur l'écran.

Le contraste de luminosité simultané des surfaces achromatiques peut être facilement observé, à l'exception de la méthode présentée dans la Fig. 107, à l'aide du disque fig. 129.

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Fig. 129

Si l'on fait tourner rapidement ce disque autour de son axe, on obtient alors six anneaux dont la luminosité varie du blanc à l'extérieur au noir au centre du disque.

Objectivement, ces anneaux auront la même luminosité sur toute leur largeur radiale ; subjectivement, lorsqu'un anneau entre en contact avec un anneau plus clair, il apparaît sensiblement plus foncé ; là où il touche le plus foncé le plus proche, il apparaît plus clair.

Helmholtz explique cela par une tromperie de notre jugement, dit-il : « Un homme de taille moyenne à côté d'un homme très grand semble petit, car à ce moment-là nous voyons clairement qu'il y a des gens plus grands, mais nous ne voyons pas qu'il y en a aussi des plus petits. ceux-là. De même, une personne de taille moyenne placée à côté d’une personne petite paraîtra grande. Il est clair que l’expérience consistant à ombrer une tache sombre sur toute la surface du disque lors de sa rotation est associée au phénomène de maintien d’une impression visuelle. La même expérience est réalisée avec un disque coloré pour observer le phénomène de mélange des couleurs.

Les méthodes stroboscopiques* actuellement utilisées en technologie pour mesurer la durée de périodes de processus rapides reposent sur le principe de la préservation d'une impression visuelle pendant des dixièmes de seconde. Ainsi, par exemple, un observateur armé d'un obturateur à grande vitesse examine un disque en rotation à travers celui-ci, et l'obturateur se déclenche précisément au moment où le disque occupe une position strictement définie. Lorsque l'obturateur fonctionne plus de 10 fois par seconde, un certain secteur du disque ou un rayon dessiné dessus apparaîtra immobile à l'observateur.

* (Du grec « strobos » – tourbillon, tourbillonnant.)

Une autre façon d'obtenir un effet stroboscopique consiste à éclairer la partie tournante étudiée avec des éclairs lumineux à court terme. Si le taux de répétition des éclairs coïncide avec le nombre de tours de la pièce par seconde et que l'intervalle entre les éclairs est inférieur à 0,1 seconde, alors dans ce cas, la pièce en rotation semblera immobile à l'observateur.

La télévision utilise également la loi de conservation de l'impression visuelle. Dans ce cas, sur l’écran luminescent du tube cathodique du récepteur, le faisceau d’électrons, à très grande vitesse, semble « dessiner » une image de l’image que nous voyons, se déplaçant le long de lignes horizontales et se déplaçant verticalement de ligne en ligne. doubler. En fait, il répète exactement les mouvements d’un autre faisceau d’électrons se déplaçant de la même manière sur l’image reçue par l’émetteur du studio de télévision. En raison de la vitesse élevée du faisceau d'électrons se déplaçant du haut de l'écran en lignes jusqu'à son bord inférieur, nous ne remarquons pas ce mouvement, mais percevons l'image entière dans son ensemble. La méthode du faisceau d'électrons pour décomposer une image transmise sur une longue distance a été proposée pour la première fois en 1907 par le scientifique russe B. L. Rosing.

Une illusion très intéressante associée à l'apparition de couleurs sur un disque rotatif noir et blanc (Fig. 130) a été observée au siècle dernier par Benham et est maintenant utilisée dans des expériences psychophysiologiques. En faisant tourner le disque à une vitesse de 6 à 10 tours par seconde dans le sens des aiguilles d'une montre sous une lumière suffisamment vive, nous remarquerons des anneaux colorés sur le disque. L'anneau le plus éloigné du centre acquiert une teinte bleu-violet, suivie d'anneaux verdâtres, jaunâtres et rougeâtres. Lorsque le disque tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, l’ordre des anneaux colorés est inversé. Sur l'anneau périphérique d'un autre disque représenté sur la Fig. 131, une couche rougeâtre apparaît, et à l'intérieur elle est bleuâtre, bien sûr, si l'on fait tourner ce disque. À mesure que la vitesse de rotation augmente, la couche bleutée disparaîtra et l’ensemble du disque apparaîtra rougeâtre.

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Fig. 130

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Fig. 131

L'apparition de la couleur lors de la modification de la vitesse d'alternance des bandes noires et blanches attire désormais l'attention des chercheurs travaillant sur les problèmes de la télévision couleur. Cependant, les explications existantes de cette illusion ne peuvent être considérées comme complètes et exhaustives.

De nombreux mouvements illusoires s'expliquent à la fois par le phénomène de préservation des impressions visuelles et par certains phénomènes physiologiques encore insuffisamment compris qui se produisent dans le processus de perception visuelle (Fig. 132-135).

Illusions visuelles (optiques) / Illusions lorsqu'un objet bouge
Riz. 132. En fixant notre regard sur un cercle noir droit ou gauche et en secouant le dessin, nous verrons que le cercle noir roule le long de la gouttière

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Riz. 133. Lorsque cette figure oscille vers la droite et la gauche, vous pouvez observer le mouvement des yeux sur les visages représentés ici

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Riz. 134. Lorsque le motif pivote, tous les anneaux semblent tourner. L'illusion est basée sur le principe de l'effet stroboscopique

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Riz. 135. Si vous placez votre œil à l'endroit où se rencontrent les extensions des épingles illustrées ici et que vous secouez légèrement le dessin, les épingles semblent être coincées verticalement dans la feuille et se balancer.

Un certain nombre de phénomènes de mouvement illusoire sont connus lors de l'observation d'objets en mouvement à travers une fente ou un petit trou dans l'écran. Ainsi, par exemple, si l'on déplace un disque rond devant une fente de l'écran du côté opposé à l'observateur, alors il nous apparaît comme une ellipse lorsque le disque se déplace rapidement, il semble que le grand axe du disque soit le même. L'ellipse est verticale et lorsqu'elle se déplace lentement, elle apparaît horizontale.

Nous rencontrons souvent des exemples de mouvements illusoires dans des conditions ordinaires ; Citons-en quelques autres ici.

Ainsi, depuis la fenêtre d’un train qui avance à grande vitesse, nous voyons que tous les objets du paysage entourant le train sont en mouvement. En observant la lune par une nuit nuageuse, nous constatons qu'elle se déplace rapidement par rapport aux nuages ​​​​stationnaires. « Au-dessus des champs et des champs propres, la lune vole comme un oiseau… » est chanté dans une chanson populaire russe. Le dicton chinois est absolument vrai : « Regardez à travers la balustrade du pont et vous verrez le pont flotter sur l’eau calme. » Les rayons d'un vélo rapide nous semblent fusionnés ; la corde vibrante nous apparaît floue entre des nœuds fixes, etc.

Dans certains anciens manuels de physique, la capacité de l’œil à conserver une image visuelle pendant un certain temps était considérée comme l’un des défauts de notre organe de vision. Cependant, c’est en gardant ce « défaut » à l’esprit que l’homme a créé des formes d’art aussi puissantes et accessibles que le cinéma et la télévision.

Auteur : Artamonov I.D.

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Réparation d'horloge biologique 22.02.2017

L'un des principaux régulateurs de notre horloge biologique est l'hormone mélatonine : deux heures avant le sommeil, le niveau de mélatonine commence à augmenter, et nous commençons à avoir sommeil, et au réveil, au contraire, son niveau baisse.

Le moment où les niveaux d'hormones restent élevés s'appelle la nuit biologique, et il doit évidemment coïncider avec la nuit astronomique. Mais nous ne nous sommes pas couchés avec le crépuscule du soir depuis longtemps et ne nous levons pas à l'aube: beaucoup d'entre nous se couchent bien après minuit et ne se réveillent pas du tout avec les premiers rayons du soleil, puis s'endorment toute la journée.

La somnolence diurne est due au fait que le niveau de mélatonine reste élevé - l'horloge hormonale s'égare, restant en mode nocturne biologique pendant la majeure partie de la journée. Et le problème ici n'est pas seulement que nous voulons dormir : à cause de l'horloge interne renversée, le corps subit un manque constant de sommeil, et le manque de sommeil, comme nous le savons maintenant, a un effet néfaste sur le métabolisme et augmente la probabilité de maladies telles que le diabète, l'obésité et les troubles cardiovasculaires associés.

Est-il possible de ramener l'horloge biologique à ses réglages précédents ? Des scientifiques de l'Université du Colorado à Boulder ont expliqué comment cela pouvait être fait : il s'est avéré qu'il suffisait de passer une semaine dans la nature pour que le rythme de la mélatonine revienne à la normale. Certes, une récréation en plein air d'une semaine a une condition stricte: vous ne pouvez emporter aucun appareil électronique avec vous et aucune source d'éclairage artificiel.

C'est la lumière du soleil, que les gens voient quatre fois plus dans la nature que dans la vie ordinaire, qui a pu mettre de l'ordre dans leurs rythmes quotidiens. Le point n'est pas seulement dans la quantité de lumière solaire, mais aussi dans le fait que pendant la journée il y avait de la lumière, et la nuit il n'y avait pas de lumière, à l'exception de la lumière de la flamme du feu. Dans le même temps, les différences individuelles dans les cycles quotidiens entre différentes personnes ont été lissées.

Parmi nous, il y a des "alouettes" qui aiment se lever tôt et des "hiboux" qui aiment s'endormir tard, mais une semaine de campagne a transformé les "hiboux" en "alouettes". Bien sûr, des changements dans le cycle de la mélatonine se sont produits chez tout le monde, mais chez les "hiboux", ils étaient les plus perceptibles. Les changements n'étaient pas seulement au niveau de l'hormone - après avoir été dans la nature, la somnolence diurne a disparu chez les gens.

Par la suite, il s'est avéré qu'une semaine c'est même trop, deux jours suffisent. Kenneth Wright et ses collègues ont répété l'expérience avec quatorze jeunes de 20 à 30 ans - neuf d'entre eux sont sortis de la ville pour le week-end, cinq sont restés en ville. En seulement deux jours dans la nature, les fluctuations quotidiennes de la mélatonine se sont approchées de leur norme d'une heure. Par rapport à une randonnée d'une semaine (ou plutôt de six jours), les changements de deux jours représentaient 69% des changements hormonaux qui se produisent en six jours.

Pour faire simple, en deux jours sans lumière artificielle et sans gadgets, l'horloge biologique est revenue à la normale de plus de moitié.

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