关键概念
颜色
眼睛
视觉
幻觉
引言
你有没有想过视觉幻觉是如何产生的?在万圣节前后,我们会遇到挑战我们正确感知事物能力的幻觉,比如在鬼屋里。我们的眼睛欺骗我们的一种方式是通过一种称为后像的现象。这些图像是指你在盯着一个物体几秒钟后,然后将目光移开时看到的图像。在这个科学活动中,你将观察后像,了解你的眼睛是如何感知颜色的。
背景知识
我们使用眼睛后部的细胞,称为视锥细胞来感知颜色。视锥细胞有三种不同的类型,每种类型大致对红色、绿色或蓝色光有反应。例如,当你看着红色图像时,所谓的红色视锥细胞受到刺激,并告诉你的大脑物体是红色的。不同类型的视锥细胞协同工作,让你看到其他颜色,这些颜色是这三种颜色的混合。例如,如果你看一张紫色图像,它是红色和蓝色的混合,红色和蓝色视锥细胞都会受到刺激。当所有三种颜色混合在一起时,三种类型的视锥细胞都会受到刺激,你就会看到白光。
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如果你长时间盯着一种颜色看,这些视锥细胞会变得疲劳,暂时没有反应,这就是后像形成的方式。只要这种情况持续下去,你就不会用疲劳的视锥细胞来看东西,但你仍然可以使用其他视锥细胞来看其他颜色。几秒钟后,你疲劳的视锥细胞会恢复;后像会消退,颜色会恢复正常。
材料
• 配备彩色显示器的电脑或彩色打印机和纸张
• 秒表或显示秒的钟表
• 马克笔、彩色铅笔和纸张或基本的计算机图形程序(可选)
准备工作
• 要进行此活动,您将需要一个分成三份的圆形(如饼图)。右上角的三分之一应该是红色;底部三分之一应该是绿色;左上角的三分之一应该是蓝色。您可以访问此图像的在线版本 此处。为此,您需要使用配备彩色显示器的电脑来显示图像,或者您可以将其打印在彩色打印机上。或者,如果您有圆形可描摹,有尺子和彩色马克笔,您可以自己绘制并着色图像(尽量尽可能接近地复制模型圆)。确保彩色圆圈旁边有一个比圆圈大的白色空间。
• 如果电脑显示器或彩色圆圈打印件旁边有任何灯,请将其关闭。
步骤
• 盯着彩色圆圈的图像(专注于中心的小白点)30 秒。
• 盯着圆圈 30 秒后,看向它右边的白色空间。你看到了什么?
• 后像每个部分的颜色与原始彩色圆圈的部分有何不同?
• 可选:您可以使用马克笔或彩色铅笔和纸张或基本的计算机图形程序来绘制您的结果。
• 思考一下原色(红色、蓝色和绿色)和间色(黄色、紫色/品红色和青色)以及后像的成因,看看你是否可以解释你的结果。你认为你为什么会看到你所看到的后像颜色?
• 额外内容: 计时后像消失需要多长时间。然后只看彩色圆圈五秒钟,再次计时后像消失需要多长时间。第二次花费的时间是更多还是更少?
• 额外内容: 您可以尝试重复此活动,但这次要注意每种不同颜色的后像消失需要多长时间。有些颜色会更快地消退吗?
• 额外内容: 尝试让几个不同的人进行此活动,并让每个人绘制他们的结果。它们都相同还是有些不同?
• 额外内容: 您可以再次尝试此活动,但这次使用不同颜色的物体或图像(颜色不同于此活动中使用的三种加色原色)。你能准确预测后像是什么样子吗? 观察和结果
在后像中,你是否看到圆圈的右上部分是青色,底部部分是紫红色,左上部分是黄色?
如果你盯着一个红色物体看,然后立即看向白色区域,你会看到一个大小和形状相同的后像,但它是蓝绿色或青色。这是因为你的眼睛使用红色、绿色和蓝色视锥细胞来感知白光,但由于红色视锥细胞疲劳,你看不到红色。你暂时只能用绿色和蓝色视锥细胞来看东西。这与你的眼睛在此活动中发生的过程相同,这也是为什么后像中圆圈的每一块的颜色都是三种加色原色(红色、蓝色和绿色)中的两种混合,特别是原始图像的相应部分中没有的两种颜色。混合三种原色中的两种会产生以下间色:红色和绿色显示为黄色,红色和蓝色变为紫色(包括品红色),绿色和蓝色变为青色。
更多探索 后像,来自德累斯顿工业大学
2013年度最佳幻觉大赛,来自神经关联学会
眼睛,来自苏塞克斯大学 George Mather
你的眼睛在和你开玩笑吗?探索后像背后的科学!,来自科学伙伴
此活动由 科学伙伴合作推出