關鍵概念
顏色
眼睛
視覺
幻覺
引言
你有沒有想過視覺幻覺是如何產生的?在萬聖節前後,我們會遇到挑戰我們正確感知事物能力的幻覺,比如在鬼屋裡。我們的眼睛欺騙我們的一種方式是透過一種稱為後像的現象。這些影像是指你在盯著一個物體幾秒鐘後,然後將目光移開時看到的影像。在這個科學活動中,你將觀察後像,瞭解你的眼睛是如何感知顏色的。
背景知識
我們使用眼睛後部的細胞,稱為視錐細胞來感知顏色。視錐細胞有三種不同的型別,每種型別大致對紅色、綠色或藍色光有反應。例如,當你看著紅色影像時,所謂的紅色視錐細胞受到刺激,並告訴你的大腦物體是紅色的。不同型別的視錐細胞協同工作,讓你看到其他顏色,這些顏色是這三種顏色的混合。例如,如果你看一張紫色影像,它是紅色和藍色的混合,紅色和藍色視錐細胞都會受到刺激。當所有三種顏色混合在一起時,三種類型的視錐細胞都會受到刺激,你就會看到白光。
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如果你長時間盯著一種顏色看,這些視錐細胞會變得疲勞,暫時沒有反應,這就是後像形成的方式。只要這種情況持續下去,你就不會用疲勞的視錐細胞來看東西,但你仍然可以使用其他視錐細胞來看其他顏色。幾秒鐘後,你疲勞的視錐細胞會恢復;後像會消退,顏色會恢復正常。
材料
• 配備彩色顯示器的電腦或彩色印表機和紙張
• 秒錶或顯示秒的鐘表
• 馬克筆、彩色鉛筆和紙張或基本的計算機圖形程式(可選)
準備工作
• 要進行此活動,您將需要一個分成三份的圓形(如餅圖)。右上角的三分之一應該是紅色;底部三分之一應該是綠色;左上角的三分之一應該是藍色。您可以訪問此影像的線上版本 此處。為此,您需要使用配備彩色顯示器的電腦來顯示影像,或者您可以將其列印在彩色印表機上。或者,如果您有圓形可描摹,有尺子和彩色馬克筆,您可以自己繪製並著色影像(儘量儘可能接近地複製模型圓)。確保彩色圓圈旁邊有一個比圓圈大的白色空間。
• 如果電腦顯示器或彩色圓圈列印件旁邊有任何燈,請將其關閉。
步驟
• 盯著彩色圓圈的影像(專注於中心的小白點)30 秒。
• 盯著圓圈 30 秒後,看向它右邊的白色空間。你看到了什麼?
• 後像每個部分的顏色與原始彩色圓圈的部分有何不同?
• 可選:您可以使用馬克筆或彩色鉛筆和紙張或基本的計算機圖形程式來繪製您的結果。
• 思考一下原色(紅色、藍色和綠色)和間色(黃色、紫色/品紅色和青色)以及後像的成因,看看你是否可以解釋你的結果。你認為你為什麼會看到你所看到的後像顏色?
• 額外內容: 計時後像消失需要多長時間。然後只看彩色圓圈五秒鐘,再次計時後像消失需要多長時間。第二次花費的時間是更多還是更少?
• 額外內容: 您可以嘗試重複此活動,但這次要注意每種不同顏色的後像消失需要多長時間。有些顏色會更快地消退嗎?
• 額外內容: 嘗試讓幾個不同的人進行此活動,並讓每個人繪製他們的結果。它們都相同還是有些不同?
• 額外內容: 您可以再次嘗試此活動,但這次使用不同顏色的物體或影像(顏色不同於此活動中使用的三種加色原色)。你能準確預測後像是什麼樣子嗎? 觀察和結果
在後像中,你是否看到圓圈的右上部分是青色,底部部分是紫紅色,左上部分是黃色?
如果你盯著一個紅色物體看,然後立即看向白色區域,你會看到一個大小和形狀相同的後像,但它是藍綠色或青色。這是因為你的眼睛使用紅色、綠色和藍色視錐細胞來感知白光,但由於紅色視錐細胞疲勞,你看不到紅色。你暫時只能用綠色和藍色視錐細胞來看東西。這與你的眼睛在此活動中發生的過程相同,這也是為什麼後像中圓圈的每一塊的顏色都是三種加色原色(紅色、藍色和綠色)中的兩種混合,特別是原始影像的相應部分中沒有的兩種顏色。混合三種原色中的兩種會產生以下間色:紅色和綠色顯示為黃色,紅色和藍色變為紫色(包括品紅色),綠色和藍色變為青色。
更多探索 後像,來自德累斯頓工業大學
2013年度最佳幻覺大賽,來自神經關聯學會
眼睛,來自蘇塞克斯大學 George Mather
你的眼睛在和你開玩笑嗎?探索後像背後的科學!,來自科學夥伴
此活動由 科學夥伴合作推出