Иной способ получения стробоскопического эффекта заключается втом, что исследуемую вращающуюся деталь освещают кратковременными световыми вспышками. Если частота повторения вспышек совпадает с числом оборотов детали в секунду, а интервал между вспышками меньше 0,1 секунды, то в этом случае вращающаяся деталь покажется наблюдателю неподвижной.
Телевидение также использует закон сохранения зрительного впечатления. В этом случае на люминесцирующем экране электронно-лучевой трубки приемника электронный луч, с очень большой скоростью, как бы «рисует» изображение видимой нами картины, двигаясь по горизонтальным строкам и от строки к строке смещаясь по вертикали. На самом деле он в точности повторяет движения другого электронного луча, движущегося таким же образом по изображению, полученному в передатчике телестудии.
Вследствие большой скорости перемещения электронного луча от верхней части экрана строчками до нижней его границы, мы не замечаем этого движения, но воспринимаем все изображение в целом. Электронно-лучевой метод разложения изображения, передаваемого на дальнее расстояние, был впервые предложен в 1907 г. русским ученым Б. Л. Розингом.
Весьма интересная иллюзия, связанная с появлением цветной окраски на черно-белом вращающемся диске (рис. 130), наблюдалась еще в прошлом веке Бенхэмом и используется теперь в психофизиологических опытах.
Рис. 130. Диск Бенхэма.
Вращая диск со скоростью 6—10 оборотов в секунду по часовой стрелке при достаточно ярком свете, мы заметим на диске цветные кольца. Более отдаленное от центра кольцо приобретает сине-фиолетовый оттенок, затем следует зеленоватое, желтоватое и красноватое кольца. При вращении диска против часовой стрелки порядок следования цветных колец меняется на обратный. На периферическом кольце другого диска, изображенного на рис. 131, появляется красноватый налет, а на внутренней синеватый, конечно, если этот диск привести во вращение. При увеличении скорости вращения синеватый налет исчезает, и весь диск будет казаться красноватым.
Рис. 131
Появление цветной окраски при изменении скорости чередования черных и белых полос привлекает сейчас внимание исследователей, работающих над проблемами цветного телевидения. Однако существующие объяснения этой иллюзии нельзя считать полными и исчерпывающими.
Многие иллюзорные движения объясняются как явлением сохранения зрительного впечатления, так и некоторыми еще недостаточно выясненными физиологическими явлениями, имеющими место в процессе зрительного восприятия (рис. 132–135).
Рис. 132. Фиксируя взгляд на одном правом или на одном левом черном кружке и покачивая рисунок, мы увидим, что черный кружок катится по желобу.
Рис. 133. При покачивании этой фигуры вправо и влево можно наблюдать перемещение глаз на изображенных здесь рожицах.
Рис. 134. При вращении рисунка все кольца кажутся вращающимися. Иллюзия основана на принципе стробоскопического эффекта.
Рис. 135. Если поместить глаз в точку, где сходятся продолжения изображенных здесь булавок, и слегка покачивать рисунок, то булавки кажутся воткнутыми в лист вертикально и качающимися.
Известен ряд явлений иллюзорного движения при наблюдении за движущимися объектами через щель или небольшое отверстие в экране. Так, например, если перед щелью в экране со стороны, противоположной от наблюдателя, перемещать круглый диск, то он кажется нам эллипсом, при быстром движении диска покажется, что большая ось эллипса лежит вертикально, а при медленном движении она кажется горизонтальной.
Примеры иллюзорных движений весьма часто встречаются нам в обычных условиях; приведем здесь еще некоторые из них.
Так, из окна быстро движущегося поезда мы видим, что движутся все предметы окружающего поезд ландшафта. Наблюдая луну в облачную ночь, мы видим, что она быстро перемещается относительно неподвижных облаков.
«Над полями, да над чистыми месяц птицею летит…», — поется в русской народной песне. Совершенно справедливо китайское изречение: «Посмотри сквозь перила моста, и ты увидишь, как мост плывет по неподвижной воде». Спицы быстро движущегося велосипеда кажутся нам слившимися; колеблющаяся струна нам представляется расплывшейся между неподвижными узлами, и т. д.
В некоторых старых учебниках физики способность глаза сохранять некоторое время зрительный образ рассматривалась как один из недостатков нашего органа зрения. Однако, имея в виду этот «недостаток», человек создал такие сильные и общедоступные формы искусства, какими являются кино и телевидение.
11. Иллюзии цветового зрения
Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Как было указано ранее, такой способностью обладают только цветочувствительные элементы сетчатки — колбочки. Одним из первых замечательных открытий, относящихся к цветному зрению, можно считать явление смещения максимума относительной видности при переходе от дневного зрения к сумеречному, открытое знаменитым чешским биологом Я. Пуркине.
Рис. I
Явление Пуркине заключается в том, что при сумеречном зрении (при низких освещенностях) не только понижается чувствительность глаза к восприятию цветов вообще, но и что в этих условиях глаз обладает пониженной чувствительностью к цветам длинноволнового участка видимого спектра (красные, оранжевые), но зато обладает повышенной чувствительностью к цветам коротковолновой части спектра (синие, фиолетовые). Красный мак и василек на рис. II (здесь и далее см. цветную вклейку) при дневном освещении кажутся по яркости близкими друг к другу.
Рис. II
В сумерках мак кажется совершенно темным, а василек более светлым. В картинной галерее в сумерки постепенно начинают исчезать краски, сначала красные, затем желтые и зеленые.
Можно указать ряд случаев, когда мы при рассматривании цветных объектов также встречаемся с ошибками зрения или иллюзиями.
Во-первых, иногда о насыщенности цвета объекта мы ошибочно судим по яркости фона или по цвету других окружающих его предметов. В этом случае действуют также закономерности контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом.
Великий художник и ученый Леонардо да Винчи писал:
«Из цветов равной белизны тот кажется более светлым, который будет находиться на более темном фоне, а черное будет казаться более мрачным на фоне большой белизны.
И красное покажется более огненным на более темном фоне, а также все цвета, окруженные своими прямыми противоположностями».
Во-вторых, существует понятие собственно цветовых или хроматических контрастов, когда цвет наблюдаемого нами объекта изменяется в зависимости от того, на каком фоне мы его наблюдаем. Иллюзии цветового зрения этого рода нам встречаются в следующих видах. Черный круг, изображенный на рис. III кажется слегка красноватым на зеленом фоне, когда же мы прикроем этот круг тонкой прозрачной бумагой, то иллюзорный красный цвет становится еще более заметным. Очевидно, прозрачная бумага стирает резкость границ и уменьшает разницу в яркости поля и фона и тем усиливает проявление эффекта.
Рис. III
Аналогично черный круг на красном будет казаться зеленоватым, на фиолетово-голубом фоне — зеленовато-желтым и на голубом — медно-красным.
То же самое явление непроизвольного окрашивания серых полосок мы можем наблюдать через прозрачную бумагу на рис. IV.
Рис. IV
Оказывается, что тот цвет, в который окрашивается черный круг или серая полоса, является так называемым дополнительным цветом к цвету фона. Для каждого цвета имеется такой другой цвет, оптическое смещение с которым дает цвет ахроматический (белый или серый). Такие цвета и называются взаимно дополнительными. Круг или полоска не обязательно должны быть черными или серыми, например, желтая полоска на красном фоне кажется зеленоватой, а на зеленом — оранжевой; в данном случае эти три цвета при смешении дадут белый или серый цвет.
Подмечено, что это иллюзорное окрашивание черных и серых предметов происходит в цвет, лишь приблизительно являющийся дополнительным, но не совпадающий с ним в точности.