Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
O<br />
PTICKÉ KLAMY<br />
Nguyen Phuong Thanh, Petr Šmůla<br />
4. A, <strong>Gymnázium</strong> <strong>Na</strong> <strong>Vítězné</strong> <strong>pláni</strong> 1160, 140 00 Praha 4, Česká republika, šk. rok 2005/2006<br />
Abstrakt. Setkáváme se s nimi dnes a denně, aniž si to uvědomujeme, ale jsou všudypřítomné, v umění,<br />
v přírodě a nebo ve filmu, tam všude můžeme narazit na optické <strong>klamy</strong>. V naší práci jsme vám chtěli tyto<br />
jevy co nejvíce přiblížit a vysvětit proč k nim dochází.<br />
Úvod<br />
Lidské oko, které je pro nás nejdůležitější optická soustava. Oko sděluje informace o<br />
pozorovaných předmětech zrakovým centrem v mozku, mozek informaci dále zpracovává.<br />
Vnímá pozorovaný předmět součastně s jeho okolím a porovnává pozorované jevy s pamětí a<br />
s předchozími zkušenostmi. Pak dochází k závěrům, které neodpovídají skutečnosti. Tyto zvláštní<br />
zrakové vjemy bývají souhrnně označovány jako optické <strong>klamy</strong> nebo také optické iluze.<br />
Všechny zrakové iluze nedovedeme vysvětlit. Mnohdy ani není možné postihnout, jaké<br />
podvědomé pochody probíhají v našem mozku a vyvolávají ty či onu iluzi. Všechny zrakové iluze<br />
byly mnohokrát a všelijak vysvětlovány.<br />
Podle příčiny jejich vzniku je lze rozdělit do tří hlavních skupin: <strong>klamy</strong> OBJEKTIVNÍ,<br />
<strong>klamy</strong> FYZIOLOGICKÉ a <strong>klamy</strong> PSYCHOLOGICKÉ.<br />
Klamy jsme ještě roztřídili do různých kategorií: nereálné objekty a obrazy, klamné obrazy<br />
s možností víceznačného výkladu, pohybové <strong>klamy</strong>, zdánlivá zkreslení, paobraz, iluze tvaru<br />
(barvy, velikosti)…<br />
Objektivní <strong>klamy</strong><br />
Mezi objektivní <strong>klamy</strong> řadíme ty, které jsou vyvolány lomem a odrazem světla<br />
v atmosféře, jejíž hustota se spojitě mění. Jsou to převážně jevy tzv. atmosférické optiky, mezi<br />
které patří např. astronomická či terestrická refrakce *) . Jev<br />
nazývaný astronomická refrakce (viz Obr. 1). Pozorovatel<br />
nalézající se v bodě P sleduje např. určitou hvězdu, která by se při<br />
neexistenci lomu světelných paprsků v atmosféře nacházela na<br />
nebeské klenbě v bodě A. Světelný paprsek procházející ovzduším<br />
shora dolů však postupuje do stále hustších vzduchových vrstev a<br />
lomí se proto ke kolmici. Pozorovatel potom vnímá danou hvězdu<br />
ve směru tečny vedené ke křivce trajektorie zakřiveného paprsku a<br />
vnímá hvězdu v bodě A’ [1]. Podobnými principy vnikají další<br />
Obr. 1: Vnik astronomické<br />
refrakce [1].<br />
Obr. 2: Vnik spodního zrcadlení [1].<br />
pozoruhodné jevy jakými jsou zvednutí obzoru, svrchní a spodní<br />
zrcadlení (fata morgana) (viz Obr. 2 a 3).<br />
*) astronomická refrakce – pozorovaný objekt<br />
vně atmosféry, terestrická refrakce – pozorovaný<br />
objekt uvnitř atmosféry<br />
Obr. 3: spodní odraz nad povrchem zahřáté silnice [2].<br />
86
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Fyziologické <strong>klamy</strong><br />
Do druhé skupiny fyziologických klamů patří <strong>klamy</strong> z iradiace, trvání vjemu a z kontrastu.<br />
Jev iradiace (Helmholtzův klam) se projevuje tím, že světlé plochy na tmavém pozadí se<br />
zdají být větší než stejně velké tmavé plochy na světlém pozadí. Každý svítící bod totiž<br />
nepodráždí jen zcela určité jedno jediné místo sítnice, ale celou přilehlou oblast. Vzhledem<br />
k tomu se každý bod zobrazí jako ploška (nebodové zobrazení), se jasné ohraničení zdá větší<br />
(Obr. 4).<br />
Zrakový vjem nevzniká při podráždění buněk sítnice<br />
okamžitě a také okamžitě s vnějším podnětem nezaniká. Doba<br />
doznívání závisí na intenzitě a vlnové délce světla. Čím je vjem<br />
silnější, tím déle doznívá. Vjem způsobený osvětlením<br />
předmětu bílým světlem trvá déle než vjem při stejně<br />
intenzivním osvětlením žlutým světlem. Zároveň dochází<br />
k následnému snížení citlivosti. Klam trvání vjemu se<br />
Obr. 4: Iradiace. uplatňuje v kinematografii, kde se využívá efektu otáčející se<br />
rozžaté žárovky, kterou lidské oko vnímá jako spojitý světelný<br />
kruh.<br />
Jevy kontrastu vznikají při pozorování více ploch s různými jasy nebo ploch různě<br />
barevných – viz Obr. 5. Také předmět položený na jasném podkladě se jeví oku tmavší než<br />
tentýž na tmavém podkladě. Příčinou těchto jevů je únava oka, která se projevuje především při<br />
pozorování jasných ploch. V případě objektu pozorovaného na tmavém pozadí je sítnice méně<br />
unavena, a tudíž ho vidíme jasněji, než ve skutečnosti je. Také různobarevná podložka vytváří<br />
zrakový klam.<br />
Obr. 5: Klam kontrastu [3].<br />
Dalším ze zajímavých fyziologických klamů je<br />
bezpochyby tzv. Hermannova mřížka – viz Obr. 6.<br />
Podíváte-li se na obrázek dole, uvidíte na bílých<br />
„křižovatkách“ tmavé skvrny. <strong>Na</strong> obrázku<br />
samozřejmě žádné tmavé body nejsou. Pokud na<br />
nějaký zaměříte pozornost, tak zmizí. Ale proč je tedy<br />
vidíte? V této situaci funguje fyziologický<br />
mechanismus zvaný „lateral inhibition“, který<br />
způsobuje, že tmavé okolí plochy učiní plochu<br />
vnímatelnou jako jasnější a světlé okolí učiní plochu<br />
vnímatelnou jako tmavší.<br />
Obr. 6: Hermannova mřížka [3].<br />
87
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Psychologické <strong>klamy</strong><br />
Do třetí skupiny patří <strong>klamy</strong> psychologické. Patří sem např. <strong>klamy</strong> odhadu vzdálenosti a<br />
velikosti úhlů (viz Obr. 7). Tyto <strong>klamy</strong> většinou vznikají z řady psychologických příčin při<br />
pozorování stejných předmětů z téže vzdálenosti a při stejném zorném úhlu. Klam odhadu<br />
vzdálenosti bývá příčinou řady dopravních nehod, kdy řidiči za jasného počasí podcení<br />
vzdálenosti druhého vozidla či naopak za mlhy nebo šera tuto vzdálenost přecení.<br />
Velmi známý psychologický klam je<br />
tzv. neskutečný trojúhelník, který<br />
poprvé vytvořil švédský umělec v roce<br />
1934 O. Reutersvärd [5]. Pozorujeme-li<br />
každý vrchol tohoto trojúhelníku<br />
zvlášť, nevidíme nic nenápadného,<br />
ovšem jako celek nás naše třírozměrná<br />
smyslová interpretace klame.<br />
Reutersvärdův nápad byl oceněn<br />
švédskou vládou a jeho původní návrh<br />
neskutečného trojúhelníku se dostal na<br />
poštovní známku, vytištěnou v roce<br />
1982 (Obr. 8 a 9). Pokud stále nevěříte,<br />
že se jedná o neuskutečnitelný<br />
Obr. 7: Klam velikosti – Müller-Lyerova iluze [4]. trojúhelník, tak si ho zkuste postavit :-).<br />
Doposud nezmíněné <strong>klamy</strong><br />
Obr. 8: známka z roku<br />
1982 [5]. Obr. 9: Neskutečný<br />
trojúhelník [5].<br />
Nereálné objekty a obrazy – objekty vnikající z prostorového hlediska paradoxní, které<br />
však nám mohou napovědět mnohé právě o mechanismech našeho prostorového vidění. Klamy<br />
tohoto typu jsme zmínili v kapitole psychologické <strong>klamy</strong> (tj. nereálný trojúhelník). Ale také jsou<br />
známé <strong>klamy</strong> trojzubce, schodiště … – viz Obr. 10 – 12.<br />
Obr. 10: Trojzubec [3].<br />
Obr. 11: Stejný princip<br />
trojzubce [5]. Obr. 12: Nereálný objekt [3].<br />
88
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Klamné obrazy s možností<br />
víceznačného výkladu – <strong>klamy</strong>, které<br />
demonstrují, jak mozek odmítá přijmout<br />
takovou víceznačnost a střídavě „vidí“<br />
v obrázku ten, nebo onen možný<br />
význam. Velmi často citované příklady<br />
jsou profil dvou tváří, tvořící vázu,<br />
obrázek dívky/baby a obrazy s neurčitou<br />
hloubkou, které se před očima převracejí<br />
naruby – Obr. 13 a 14.<br />
Obr. 13: Dívka/baba[3]. Obr. 14: Váza/tváře [3]. Pohybové <strong>klamy</strong> – matou nás<br />
falešnými pohyby objektů z větších částí<br />
zakrytých, jejichž skutečný pohyb<br />
bychom si měli domyslet, zdáním očekávaného pohybu místo atypického (loukoťové kolo), nebo<br />
zdánlivými pohyby stojících objektů za určitých okolností – Obr. 15. <strong>Na</strong>přiklad Ouchiho klam<br />
(Obr. 16) se projevuje na speciálním způsobem strukturované mřížce připomínající šachovnici,<br />
v jejímž středu je vyseknutá kruhová část pootočená o 90°. Tato střední část zdánlivě vystupuje<br />
z plochy šachovnice a při pohybu očima po obrázku působí dojmem, jakoby se mírně otáčela.<br />
Obr. 15: pohyblivý had [6].<br />
Obr. 16: Ouchiho klam [3].<br />
Obr. 17: Poggendorfův<br />
klam [7].<br />
Obr. 18: Zollnerův klam<br />
[7].<br />
Obr. 19: Fraserova spirála [7].<br />
89
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Zdánlivá zkreslení – <strong>klamy</strong>, u kterých oko vnímá stejné velikosti<br />
a úhly jako různé viz. psychologická kapitola. Patří sem geometrické<br />
hříčky jako Poggendorfův klam, Fraserova spirála nebo Zollnerův klam<br />
– Obr. 17 – 19.. Zařadit sem lze třeba i Amosův pokoj (klam, který<br />
pracuje s živými lidmi v reálném pokoji).<br />
Paobraz – taky oblíbená iluze, jedná se o stopu zrakového<br />
vjemu v negativní podobě a trvá několik vteřin. Hledíme-li tedy delší<br />
dobu na obrazec výrazně seskupených barev a pak upřeme zrak na<br />
bílou nebo šedivou plochu, objeví se nám obrazec v doplňujících<br />
barvách.<br />
Slepá skvrna<br />
Slepá skvrna – jev, jenž není ani tak optickým klamem jako<br />
Obr. 20: Paobraz [3].<br />
nedostatkem našeho zraku, který nám celý život maskuje naše<br />
představivost. Podívejme se na obrázek dvou kružnic na této stránce a<br />
podržme si ho 20 cm od svého pravého oka (levé zavřeme) a dívejme se na křížek v levé části<br />
obrázku. Potom pomalu přibližujme obrázek k oku; musí nastat okamžik, kdy velká černá skvrna<br />
v průsečíku obou kružnic beze stopy zmizí. Neuvidíme ji, ačkoli bude stále v našem zorném poli<br />
a obě kružnice vpravo i vlevo od ní budeme vidět docela jasně.<br />
Pokus tohoto druhu byl poprvé proveden r. 1668 slavným fyzikem Mariottem a velmi<br />
tím pobavil dvořany Ludvíka XIV. Dva šlechtici si<br />
stoupli na dva metry od sebe a Marionett je požádal,<br />
aby se dívali jedním okem na jistý bod ležící trochu<br />
stranou. Pak se každému z nich zdálo, že jeho<br />
protějšek nemá hlavu. Je to podivné, ale lidé teprve v<br />
17. století zjistili, že na sítnici jejich oka existuje slepá<br />
skvrna. Je to ono místo na sítnici, kde zrakový nerv<br />
ústí do oční bulvy a ještě není rozvětven na jemná<br />
Obr. 21: Slepá skvrna [11].<br />
nervová vlákna opatřená elementy citlivými ke světlu.<br />
Mezeru v našem zorném poli nevnímáme jen<br />
ze zvyku. <strong>Na</strong>še představivost mimovolně zaplňuje toto<br />
místo podrobnostmi okolního obrazu. <strong>Na</strong>příklad když na obrázku nevidíme černou skvrnu,<br />
prodlužujeme ve své představě dvě kružnice a jsme přesvědčeni, že jasně vidíme místo, kde se<br />
protínají (Obr. 21). Další ukázka je uvedena na Obr. 22.<br />
Maurits Cornelis Escher<br />
Obr. 22: Další způsob jak najít slepou skvrnu [3].<br />
Holandský umělec. Zpočátku se zajímal o zobrazování a vyjádření reality, které však<br />
později zcela opustil, aby vytvářel obrazy, které vznikaly v jeho mysli. Tyto obrazy byly<br />
promyšlenými konstrukcemi dělené plochy, prostoru bez jakéhokoliv omezení, byly to také kruhy<br />
a spirály, zobrazení zrcadly a relativity.<br />
Dále se Escher zajímal o rozpor mezi plochou a prostorem a neuskutečnitelnými<br />
konstrukcemi. Escherova díla nejsou ani tak považována za umění, nicméně Escher je velmi<br />
zajímavý především pro matematiky a fyziky [8].<br />
90
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Ukázky z Escherova díla [7]:<br />
91
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
Malby na chodníku<br />
Malby na chodníku jsou velmi zajímavé optické <strong>klamy</strong> (Obr. 23 – 25). Bohužel funguje to<br />
pouze z určitého místa.<br />
Obr. 23: malby na chodníku [9].<br />
Obr. 24: malby na chodníku<br />
z jednoho úhlu[9].<br />
Obr. 25: malby na chodníku z druhého úhlu[9].<br />
Závěr<br />
<strong>Optick</strong>é <strong>klamy</strong> nás velice zaujaly, některé jsou bez vysvětlení příčiny proč se tak děje jen<br />
těžko k uvěření. Mezi nejzajímavější patří kontrast barev, velikosti nebo nereálné objekty. Sami se<br />
můžete změřením přesvědčit, že tyto objekty ve skutečnosti neexistují a jsou pouhými výplody<br />
vaší fantazie a vašeho zraku. Iluzí se často využívá i v praxi, například filmový tvůrci velmi častou<br />
používají klasické iluze, pro tvorbu obrů (obě postavy jsou samozřejmě stejně vysoké, jenom<br />
zúžením cesty).<br />
Literatura<br />
[1] Bednář J.: Pozoruhodné jevy v atmosféře, Academia Praha, 1989<br />
[2] http://cs.wikipedia.org – Fata morgana (15.května 2006)<br />
[3] http://cat.rulez.cz (15.května 2006)<br />
[4] www.afrodita.name/<strong>klamy</strong> (15.května 2006)<br />
[5] http://www.kayestler.de/illusions/reutersvard.html (15.května 2006)<br />
[6] http://www.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/rotate-e.html (15.května 2006)<br />
92
THANH P. N., ŠMŮLA P.: OPTICKÉ KLAMY<br />
[7] www.google.com (picture) (15.května 2006)<br />
[8] www.artmuseum.cz (16.května 2006)<br />
[9] http://www.etntalk.com/sidewalk/ (16.května 2006)<br />
[10] http://hela.webgarden.cz/opticke-<strong>klamy</strong>-a-iluze/malby-na-chodniku.html (16.května 2006)<br />
[11] http://www.quido.cz/fyzika/82fyzika.htm (17. května 2006)<br />
93
Change language