線條移動(dòng)視錯(cuò)覺現(xiàn)象演示及成因分析

胡坤鵬 胡安正

摘要：視錯(cuò)覺是一種很奇特的自然現(xiàn)象，它是由視覺生理與視覺心理的共同作用產(chǎn)生的，為了剖析其原理，利用不同層次線條移動(dòng)產(chǎn)生視錯(cuò)覺現(xiàn)象研制的一款演示儀來演示視覺錯(cuò)覺現(xiàn)象，并對(duì)其形成原因作了分析，以供同行們探討。

關(guān)鍵詞：視覺心理；視覺生理；視覺錯(cuò)覺；成因分析

1視覺錯(cuò)覺現(xiàn)象及成因

視錯(cuò)覺是一種很普遍又非常奇特的自然現(xiàn)象，如電影、幻影術(shù)、流星等，它們都是由視覺生理與視覺心理的共同作用產(chǎn)生的，為了很好地演示和解析其產(chǎn)生原理，我們借用生活中常見帶線條的磚墻進(jìn)行剖析。

圖1為兩堵墻面的仰視和俯視時(shí)的視覺效果圖，其中前后墻有一定間距?？擅黠@觀察到線條之間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生了移動(dòng)，從光學(xué)的角度講，其實(shí)質(zhì)只是觀察角度發(fā)生變化，再加上人們固有的視覺暫留生理和由生活經(jīng)驗(yàn)而產(chǎn)生的視覺心理(如人們看見向前抬起的腿就會(huì)想到它會(huì)向前走動(dòng))的雙重作用，這就是視錯(cuò)覺現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因。

從光學(xué)上也可以給出明確解釋。圖中線條根據(jù)層次不同可劃分為三種：即前墻的線條A、間墻的線條B和后墻的線條C，其實(shí)三種層次的線條在同一高度上。①當(dāng)平視時(shí)，視線垂直墻面，前后墻面的線條A和C疊在一起，感覺在同一直線上；②當(dāng)觀察者仰視時(shí)，參照后一堵墻上的線條C，感覺就像是前墻面的線條A上移了；③當(dāng)俯視時(shí)，參照后墻上的線條C，感覺就像是前墻面的線條A向下移動(dòng)了。

下面結(jié)合圖形進(jìn)行說明，如圖2所示：

1和1′分別為視線上方前后墻面的直線的投影，3和3′分別為與視線相平前后墻面的直線的投影，5和5′分別為視線下方前后墻面直線的投影。2為仰視時(shí)1在后一堵墻面上的投影，4為平視時(shí)3在后一堵墻面上的投影，6為俯視時(shí)5在后一堵墻面上的投影。

光在均勻介質(zhì)中沿著直線傳播，仰視時(shí)，1反射的光線進(jìn)入人眼，人眼逆著光線看，在后一堵墻面上，1的投影在2的位置上，2在1′的上方，就像前面墻面的直線上移了，同理可得：平視時(shí)，前后墻面的直線在一條直線上，俯視時(shí)，前面墻面的直線下移了。

2加深視錯(cuò)覺現(xiàn)象的措施及成因分析

(1)措施：要使視覺錯(cuò)覺現(xiàn)象更加明顯，就是要增大視覺錯(cuò)覺示意圖中1′～2或5′～6之間的距離。

(2)成因分析：仰視時(shí)，設(shè)1′和2之間的距離為h，前后墻之間的距離為s，仰角為α，根據(jù)三角函數(shù)知識(shí)可知：h=s·tanα①，由①式可知：要使h增大，可以通過增大前后墻之間的距離為s或者增大仰角α實(shí)現(xiàn)，1和3之間的距離為一常量設(shè)為c，人眼與前一堵墻之間的距離設(shè)為L(zhǎng)，那么，c=L·tanα②，由②式可知：要增大仰角α，必須減小人眼與前一堵墻之間的距離L。

從最上端的一層直線起到與人眼相平的那層直線止，每?jī)蓪又本€間錯(cuò)開的距離逐級(jí)遞減，這是因?yàn)殡x與人眼相平的那層直線的距離越近仰角α的角度就越小，由①式可知：s不變，tanα的值減小，所以^就減小。

俯視時(shí)，原理和仰視時(shí)相同。

3制作簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，觀察視錯(cuò)覺現(xiàn)象

根據(jù)上述視錯(cuò)覺現(xiàn)象產(chǎn)生及成因分析，即利用不同層次線條上下移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生線條間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一視錯(cuò)覺現(xiàn)象，研制出一款視錯(cuò)覺現(xiàn)象演示儀，

取兩塊不同顏色的有機(jī)玻璃板，前后平行放置，中間夾層用較厚的有機(jī)玻璃板粘連起來，可選用氯仿作黏合劑，再在其上繪制出不同于有機(jī)玻璃板顏色的若干條彩色直線，然后，固定在一個(gè)底座上，最后，安裝上能有機(jī)玻璃板上下移動(dòng)的操控裝置，這個(gè)簡(jiǎn)易的演示視覺錯(cuò)覺的實(shí)驗(yàn)裝置就完成了。

如果要觀察仰視時(shí)直線的移動(dòng)情況，用操控裝置將此裝置移到比視線高的位置，保持人眼與裝置之間的水平距離不變，使裝置的高度增高或者稍稍降低(必須在視線上方)，觀察現(xiàn)象應(yīng)與理論分析是一致的；然后保持裝置不動(dòng)，移動(dòng)視線也應(yīng)能觀察到類似的結(jié)果。平視、俯視的演示、分析這里不再贅述。

4演示實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

該演示實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單易于制作，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，而且實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)有不可思議、新奇的感覺，實(shí)驗(yàn)的趣味性強(qiáng)。

在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，要調(diào)整好視線的角度，一定要讓人眼處于看不到中間夾層板的區(qū)域內(nèi)。