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幻•声光

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普氏摆

2015/3/24 20:18:52 人评论 次浏览

  一、展品科学原理
当我们用双眼正常观看时,摆锤是在平面内左右摆动的。现在我们把滤光片放到右眼的前方,让摆从左向右摆动。由于滤光片的作用使进入两只眼睛的光线强度发生变化,进入左眼是正常的光线强度,右眼则是微弱的光线强度。不同的光线强度刺激两眼视神经产生了不同速度的光化学反应。左眼睛看到的是正常的摆锤的位置,而右眼睛看到的则是滞后的图象。那么大脑反应两只眼睛合成之后的图象必定不在原来的位置,左眼呈象的位置靠前,右眼呈象位置靠后;虚拟像的位置就在两视线相叠交的位置上。这样,我们看到的图像比原来的图象位置靠前。所以当摆从左向右摆动时,我们看到一个离我们比较近的图象。同样的道理,当摆锤从右向左运动时,两视线相叠交的位置比原位置靠后,所以会看到离我们远一些的图象。这样我们就知道当摆锤左右往复摆动时,我们的大脑反应出的是摆锤逆时针转动的样子;同理可证滤光片放到左眼睛前我们看到的会是摆锤顺时针旋转的样子。

二、展品相关知识内容

1922年,德国物理学家卡尔.普尔弗里发现了人眼的一个奇异生理现象,即当一个用绳子悬吊的重摆在一个平面内作往复摆动时,如果用一块茶色镜遮住一个眼睛,我们同时睁眼看到的这个运动摆的轨迹就会从单摆轨迹变为椭圆形轨迹。他通过滤镜观察左右摆动的小球,发现小球不止左右摆动,还能自由前后运动,这是因为小球太聪明了吗?不是,是因为人们的视觉太迟笨了。通过滤镜的作用人们的视觉出现了停顿,由于人们脑子反应太慢,之前的影像还挥之不去而后来的影像就接连出现,这样我们眼中的小球就形成了一个椭圆形的运动轨迹。普尔弗里效应说明人眼在暗光、暗镜头的作用下看到的物体影像会比通常情况下延长,这时候,暗光和暗镜头的摄影器材就相当于一个滤镜,人们通过他们拍出来的影像会让观众产生错觉。

人之所以能够看到立体的景物,是因为双眼可以各自独立看景物。两眼有间距,造成左眼与右眼图像的差异称为视差,人类的大脑很巧妙地将两眼的图像合成,在大脑中产生有空间感的视觉效果。在这个实验中,摆球作往复的单摆运动(即摆球在一平面内做往复的摆动)。当观察者通过光衰减镜(右侧装深色镜片,左侧装浅色镜片)观看摆球时,由于深色镜片会延迟知觉(约0.01秒),单摆自左向右摆动时看起来是向前(靠近)摆动,自右向左摆动时似乎向后(远离)摆动,同时近处物体移动的速度看起来比远处物体移动速度要快,视觉的延迟导致左右眼视点不能重合,因些较近的物体看起来好像跳出平面而成为立体图像。对于光衰减镜会延迟和人长期的用眼习惯对我们左右眼视力的影响也有一定的关系,所以,在做实验的时候,当我把左眼挡住,很难观察这个现象,但是当我把右眼挡住,就能清晰的发现这一现象。所以说这个物理现象的观察在一定程度上还取决于人的生理问题,不是每个人都做得来的,例如老师在课上说的单眼弱视者就根本无法做成这个实验。目前,人们利用普氏摆现象发明了一种眼镜,它可以在平面显示器上模拟出立体的效果。这会不会在3D的模型上得到应用,也是值得我们探讨的问题,更是我们要研究并且争取让它得到应用的。

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