La percezione e le illusioni ottiche

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Timossi Maria Grazia, classi di abilitazione: 47,48,49,59
1°anno corso SSIS, N. Matricola: 1540365
Laboratorio di Didattica della fisica, classe 59
Prof. Miranda Pilo, Dott. Maria Teresa Tuccio
La percezione e le illusioni ottiche
(La seguente relazione è pensata come una possibile appendice alla
trattazione dell’occhio che si può proporre in una terza media inferiore.)
La vista
La vista è il nostro principale sistema sensoriale: si calcola che il settanta
per cento delle informazioni che pervengono al nostro cervello, provengono
da questo senso.
Gli organi recettori della vista sono gli occhi, che sono strumenti ottici,
come il miscroscopio o il telescopio, ma al contrario di essi sono molto più
complessi ed accurati.
Gli
occhi
possono
distinguere
moltissimi
colori,
possono
adattarsi
velocemente alle variazioni di luce, e possono mettere a fuoco un'immagine
automaticamente.
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L'apertura da dove entra la luce si chiama pupilla. Le sue dimensioni
vengono regolate dall'iride, che quindi controlla la quantità di luce che entra
nell'occhio. Il cristallino mette a fuoco l'immagine che infine viene
proiettata sulla retina. Ogni retina è composta da 6 milioni di coni che
rilevano i colori e 120 milioni di bastoncelli che rilevano le forme chiare e
scure, così come i movimenti.
L'immagine che viene proiettata sulla retina è capovolta rispetto a ciò che
sta davanti ai nostri occhi.
Questa immagine viene convertita dalla retina in impulsi sensoriali ed inviati
al cervello tramite il nervo ottico.
Anche se gli occhi sono uguali, ognuno di noi ne ha uno che il cervello
privilegia nel processare le informazioni; questo viene chiamato occhio
dominante.
Per scoprirlo eseguiamo un semplice esperimento: allunga un braccio e fissa
un dito mentre alternativamente chiudi ora un occhio ora l'altro.
Il tuo dito sembrerà muoversi di più quando ne chiudi uno in particolare:
quello è il tuo occhio dominante.
Gli scienziati che usano il telescopio o il microscopio solitamente preferiscono
usare il loro occhio dominante.
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La percezione
La percezione è il passo successivo all'acquisizione: dopo che gli occhi hanno
convertito gli stimoli luminosi in informazioni neurali, il nostro cervello deve
codificare queste informazioni per ricostruire internamente l'immagine che
gli
occhi
hanno
acquisito,
e
interpretarla
al
fine
di
estrarne
rappresentazioni utili del mondo che ci circonda.
Infatti noi non vediamo 'gradazioni di luce' o un insieme di linee curve o
rette, ma vediamo facce, persone, oggetti, scritte, paesaggi, ecc.
Nella retina, abbiamo detto, si forma un'immagine capovolta, ma sin dalla
nostra infanzia, il cervello impara a capovolgere questa immagine, per
interpretarla correttamente.
Tra l'altro questa immagine è una rappresentazione bidimensionale di una
immagine del mondo che ci circonda che invece è tridimensionale.
L'interpretazione del mondo quindi è una traslazione, una trasposizione
sotto un'altra forma della realtà: il cervello aggiunge, sottrae, riorganizza e
codifica
le
informazioni
sensoriali
che
gli
arrivano
per
fornire
un'interpretazione il più possibile esatta del mondo esterno.
Il raggruppamento percettivo
Come vengono riconosciuti gli oggetti?
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Quando osserviamo, ad es. un libro, una penna, un bicchiere ecc., lo vediamo
come
un
oggetto
completo
e
non
un
insieme
di
parti.
Noi tutti percepiamo le informazioni che ci vengono dal mondo esterno non
come
fatti
isolati,
ma
li
raggruppiamo
in
contesti
significativi.
Esaminiamo quindi le regole che il cervello segue per raggruppare degli
elementi e considerarli come oggetti:
a) Regola della prossimità:
Gli elementi più vicini vengono percepiti come parte di un insieme.
A seconda di come sono sistemati i punti, nella figura qua sotto, vengono
viste righe o colonne, anche se ogni figura contiene lo stesso numero di
punti.
b) Regola della somiglianza:
Tendenza a "mettere insieme" elementi che sono simili o ripetuti.
Nel disegno di sinistra, vengono osservate righe o colonne a seconda che i
punti bianchi siano sistemati in righe o colonne; in quello di destra si
osservano tre aree, contrassegnate dal tipo di oggetti che le compongono.
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d) Regola della continuità:
Tendenza a seguire l'apparenza dell'allineamento generale degli elementi di
una figura.
Viene osservato un cerchio coperto da una X piuttosto che delle "fette" i
cui lati vanno oltre la stessa fetta.
e) Regola della chiusura:
Tendenza a vedere le forme come delineate da un margine continuo ed
ignorare eventuali interruzioni di tale continuità.
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Nella parte superiore del disegno, vengono osservati dei riquadri anzichè
delle colonne. In basso, viene completato il riquadro delimitato dai cerchi
bianchi, anche se non esiste. Così anche per il triangolo.
f) Senso:
Tendenza, dopo aver percepito l'essenza di un disegno, ad osservarlo
secondo la nuova interpretazione e non più come lo si vedeva prima.
Disegno 1: Una coppa o l'ombelico di un bimbo.
Disegno 2: Una persona accovacciata che lava il pavimento con un secchio
alla sua sinistra, ed in basso un 13 o una B!
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L'organizzazione figura-sfondo
Un altro principio fondamentale della percezione è l'organizzazione della
figura-sfondo: è la tendenza a distinguere una figura dal suo sfondo e
viceversa.
In altre parole, guardando un'immagine percepiamo l'oggetto che sta in
primo piano come figura principale e ciò che sta dietro come sfondo.
Quando però gli indizi sono scarsi o ambigui la nostra mente può trovare
delle difficoltà nel decidere a quale forma attribuire il significato di figura
e a quale quello di sfondo.
Cosa vedi nel disegno a sinistra? Il profilo di un uomo dal lungo naso o una
vecchia che chiede l'elemosina? Ed a destra? E' una coppa o due visi
contrapposti?
La percezione della profondità
Il mondo che ci circonda è tridimensionale, al contrario dell'immagine che si
forma sulla retina che è bidimensionale.
Quali sono, allora, gli indizi che ci permettono di ricreare un mondo
tridimensionale nella nostra mente?
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Si
possono
raggruppare
in
due
tipologie:
indici
monoculari, basati
sull'informazione proveniente da un solo occhio, ed indici binoculari, che
richiedono cioè la combinazione delle informazioni provenienti da entrambi
gli occhi.
Indici monoculari fisiologici:
Il più semplice è l'accomodazione, cioè il movimento che il cristallino fa per
mettere a fuoco un oggetto, e che può dare una prima sommaria
informazione sulla distanza di un oggetto.
Indici monoculari cognitivi:
a) L'interposizione:
Se un oggetto appare sovrapposto ad un altro, ci sembra più vicino.
b) L'elevazione:
Più un oggetto è vicino alla linea dell'orizzonte, più ci sembra lontano.
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c) L'ombreggiatura:
Le ombre danno sempre un'impressione di profondità.
d) La prospettiva lineare:
Le linee che convergono verso un unico punto di lontana danno
l'impressione di profondità.
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e) Il gradiente tissurale:
Gli elementi che costituiscono la tessitura dell'immagine, cioè i fili
d'erba, le pietre, i piccoli oggetti ecc., più sono diradati e mal definiti e
più ci appaiono lontani
Indici binoculari:
a) La convergenza oculare:
Quanto più un oggetto è vicino, tanto più gli occhi devono convergere per
vederlo.
b) La disparità retinica:
Le immagini che si formano nella retina, sono leggermente diverse nei
due occhi. La fusione di queste due immagini dà origine alla percezione
binoculare o stereoscopia, e produce buona parte della sensazione di
tridimensionalità nella visione.
Figure ambigue
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Le immagini che vedrete sono suscettibili di più interpretazioni, perchè gli
elementi che le compongono non forniscono al cervello, informazioni esatte, ma
per l'appunto, ambigue.
Quindi potremo facilmente scambiare la figura con lo sfondo, o invertire la
disposizione spaziale di un oggetto, ecc
Ambiguità della prospettiva
In questo caso le figure risultano avere più interpretazioni perchè il nostro
cervello ha gli elementi che gli permettono di interpretare la figura come
tridimensionale, ma non sono sufficienti a fornirgli l'esatta disposizione
spaziale.
Quindi esso continua ad 'oscillare' tra le interpretazioni possibili, ed
equamente probabili.
Tra le due facce parallele allo schermo,qual'è
E tra le facce di questo cilindro?
quella anteriore?
I cubi sono sei o sette?
Il cubo grande è cavo? O si tratta di un
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cubo piccolo posto in un angolo?
Qual'è il solido che sporge di più verso di noi?
Vediamo un libro aperto
Quello superiore o quello inferiore?
verso di noi o il suo dorso?
Concava o convessa?
Sapreste dare un orientamento
alla figura?
I punti sono in rilievo? Quali sporgono verso di noi?
Il cubo ambiguo
Il cubo è un oggetto che facilmente si presta ad interpretazioni ambigue!
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Questo, per esempio è un bel cubo contrassegnato da
una
copertura
a
quadri
bianchi
e
rossi.
Se lo fissiamo per un attimo però il cubo potrebbe
sparire, per lasciare spazio a quello che potrebbe
sembrare l'interno di una stanza!
E questo? Anche questo sembra un cubo, al quale
però è stato sottratta una sezione, anch'essa,
cubica...
Ma non potrebbe anche essere la famigerata stanza
di cui abbiamo prima parlato, nel cui angolo si trovi
un piccolo oggetto cubico?
Visi ambigui
A seconda di dove focalizzeremo l'attenzione, nelle immagini seguenti, che
ritraggono dei visi, potremo osservare delle diverse interpretazioni delle
immagini stesse.
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Un vecchio o un giovane?
Idem, ma al femminile!
Oggetti impossibili
Sono oggetti non esistenti nella realtà, ma solo nelle raffigurazioni
bidimensionali; essi sono infatti contraddistinti dal presentare all'osservatore
dei curiosi paradossi geometrici.
Il triangolo impossibile
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E' un triangolo caratterizzato dal fatto di avere tre angoli di 90°.
Ciò da l'illusione che i suoi lati vengano verso di voi e contemporaneamente si
allontanino!
Si tratta di un ovvio paradosso, poichè sappiamo che la somma degli angoli
interni di un triangolo deve dare 180°!
Anche Escher ha utilizzato due triangoli impossibili collegati, nella sua cascata,
per simulare un corso d'acqua che 'miracolosamente' va dal basso in alto ed
infine ricade su se stesso!
Anche se il triangolo impossibile non esiste nella realtà, possiamo costruire un
oggetto che visto da una certa angolazione possa sembrare proprio un
triangolo impossibile..
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Paradossi geometrici
L'illusione del binario
Quando si accostano dei segmenti paralleli a delle linee oblique, si può
assistere alla nota illusione del binario.
Nella figura qui sopra, per esempio, il segmento inferiore sembra più corto di
quello che sta sopra.
Ciò avviene perchè il nostro cervello interpreta l'immagine prospetticamente e
crede che il segmento inferiore sia posto più vicino a noi di quello superiore,
prossimo invece al punto di fuga!
Essendo di uguale lunghezza, il cervello crede che quello più 'lontano' deve
essere per forza più grande, e così si genera l'illusione!
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Anche nelle figure qui sopra l'illusione prende vita dall'accostamento a rette
non parallele.
E nell'immagine inferiore notiamo che anche dei cerchi subiscono lo stesso
tipo di 'trattamento'.
Il punto di fuga
Il tipo di illusione ottica di cui abbiamo parlato prima, viene maggiormente
compreso quando ricreiamo effettivamente un ambiente tridimensionale,
mediante varie rette che sembrano congiungersi in un punto, che nella
rappresentazione prospettica viene definito 'punto di fuga'.
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In queste immagini, effettivamente, le figure che, nella rappresentazione
tridimensionale, dovrebbero stare più distanti da noi, sembrano più grandi!
Nell'immagine inferiore, sostituiamo i segmenti con dei mostriciattoli...
...l'illusione sembra ripetersi. E così a destra, dove ripetiamo la figura umana
per tre volte.
Infine vediamo una foto 'ritoccata' per spiegare come la nostra mente ragioni
nell'interpretazione di una immagine tridimensionale.
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Se consideriamo l'uomo senza cappello nello sfondo e quello col cappello, in
primo piano, non notiamo alcunchè di strano.
Ma se proviamo a spostare la figura del primo uomo, accanto all'altra,
percepiamo che c'è qualcosa che non va!
Eppure
è
la
stessa
figura
che
è
stata
semplicemente
spostata!
In pratica, con questa operazione abbiamo spostato nella percezione
prospettica, il piano sul quale dovrebbe stare l'uomo posto nello sfondo.
Posto nel giusto piano, le sue piccole dimensioni vengono 'giustificate' da
quella che dovrebbe essere la sua distanza dal punto di osservazione.
Ma se viene posto su un altro piano, questa giustificazione non viene
elaborata e l'immagine ci appare 'sbagliata'!
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Curiosità
Punto cieco
Sapevate che i vostri occhi hanno dei punti ciechi? Ognuno degli occhi contiene
un'area che non ha fotoricettori perchè è occupata dal nervo ottico.
E' difficile accorgersene perchè queste aree sono situate in punti opposti del
campo visivo.
Comunque questi esempi che seguono, serviranno a 'isolare' il vostro punto
cieco.
Chiudi
l'occhio
sinistro,
e
col
destro
fissa
la
croce.
Spostandoti ad una distanza di circa 30 cm dallo schermo, il puntino nero
dovrebbe
'svanire',
lasciando
al
suo
posto
un'area
bianca.
Il cervello infatti cerca di riempire lo spazio vuoto con lo sfondo più probabile,
prendendolo in prestito dai contorni dell'area che non può essere osservabile.
Osservate infatti l'immagine seguente per rendervi conto di questo fenomeno.
La 'x' viene sostituita dalla barra nera...
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Griglia di Herman
L'accostamento di quadretti neri su sfondo bianco, o viceversa, produce un
interessante fenomeno.
Muovendo gli occhi lungo ognuno dei disegni, si intravedono dei quadretti grigi
nelle intersezioni delle righe nere o bianche, se consideriamo rispettivamente
il disegno a sinistra o a destra.
Sicuramente più spettacolare l'illusione nell'immagine che segue.
I punti nelle intersezioni, sono bianchi o azzurri?...
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Anche se si tratta di un'immagine statica, i nostri occhi la renderanno
dinamica, cercando di riempire gli spazi bianchi con lo sfondo azzurro che li
circonda.
Movimento di Ouchi
Questo fenomeno fu osservato da un artista giapponese di nome Ouchi.
Se osservate per un po' il cerchio nella figura sotto, potreste avere
l'impressione di vederlo muoversi sullo sfondo...
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