La percezione e le illusioni ottiche - Dipartimento di...

Timossi Maria Grazia - La percezione e le illusioni ottiche

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Timossi Maria Grazia, classi di abilitazione: 47,48,49,591°anno corso SSIS, N. Matricola: 1540365Laboratorio di Didattica della fisica, classe 59Prof. 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 vistaLa 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

quella anteriore?

E tra le facce di questo cilindro?

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?

Quello superiore o quello inferiore?

Vediamo un libro aperto

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 impossibiliSono 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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CuriositàPunto 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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