胡坤鵬 胡安正

摘要：視錯覺是一種很奇特的自然現(xiàn)象，它是由視覺生理與視覺心理的共同作用產(chǎn)生的，為了剖析其原理，利用不同層次線條移動產(chǎn)生視錯覺現(xiàn)象研制的一款演示儀來演示視覺錯覺現(xiàn)象，并對其形成原因作了分析，以供同行們探討。

關(guān)鍵詞：視覺心理；視覺生理；視覺錯覺；成因分析

1視覺錯覺現(xiàn)象及成因

視錯覺是一種很普遍又非常奇特的自然現(xiàn)象，如電影、幻影術(shù)、流星等，它們都是由視覺生理與視覺心理的共同作用產(chǎn)生的，為了很好地演示和解析其產(chǎn)生原理，我們借用生活中常見帶線條的磚墻進行剖析。

圖1為兩堵墻面的仰視和俯視時的視覺效果圖，其中前后墻有一定間距?？擅黠@觀察到線條之間的相對位置關(guān)系發(fā)生了移動，從光學(xué)的角度講，其實質(zhì)只是觀察角度發(fā)生變化，再加上人們固有的視覺暫留生理和由生活經(jīng)驗而產(chǎn)生的視覺心理(如人們看見向前抬起的腿就會想到它會向前走動)的雙重作用，這就是視錯覺現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因。

從光學(xué)上也可以給出明確解釋。圖中線條根據(jù)層次不同可劃分為三種：即前墻的線條A、間墻的線條B和后墻的線條C，其實三種層次的線條在同一高度上。①當(dāng)平視時，視線垂直墻面，前后墻面的線條A和C疊在一起，感覺在同一直線上；②當(dāng)觀察者仰視時，參照后一堵墻上的線條C，感覺就像是前墻面的線條A上移了；③當(dāng)俯視時，參照后墻上的線條C，感覺就像是前墻面的線條A向下移動了。

下面結(jié)合圖形進行說明，如圖2所示：

1和1′分別為視線上方前后墻面的直線的投影，3和3′分別為與視線相平前后墻面的直線的投影，5和5′分別為視線下方前后墻面直線的投影。2為仰視時1在后一堵墻面上的投影，4為平視時3在后一堵墻面上的投影，6為俯視時5在后一堵墻面上的投影。

光在均勻介質(zhì)中沿著直線傳播，仰視時，1反射的光線進入人眼，人眼逆著光線看，在后一堵墻面上，1的投影在2的位置上，2在1′的上方，就像前面墻面的直線上移了，同理可得：平視時，前后墻面的直線在一條直線上，俯視時，前面墻面的直線下移了。

2加深視錯覺現(xiàn)象的措施及成因分析

(1)措施：要使視覺錯覺現(xiàn)象更加明顯，就是要增大視覺錯覺示意圖中1′～2或5′～6之間的距離。

(2)成因分析：仰視時，設(shè)1′和2之間的距離為h，前后墻之間的距離為s，仰角為α，根據(jù)三角函數(shù)知識可知：h=s·tanα①，由①式可知：要使h增大，可以通過增大前后墻之間的距離為s或者增大仰角α實現(xiàn)，1和3之間的距離為一常量設(shè)為c，人眼與前一堵墻之間的距離設(shè)為L，那么，c=L·tanα②，由②式可知：要增大仰角α，必須減小人眼與前一堵墻之間的距離L。

從最上端的一層直線起到與人眼相平的那層直線止，每兩層直線間錯開的距離逐級遞減，這是因為離與人眼相平的那層直線的距離越近仰角α的角度就越小，由①式可知：s不變，tanα的值減小，所以^就減小。

俯視時，原理和仰視時相同。

3制作簡易實驗裝置，觀察視錯覺現(xiàn)象

根據(jù)上述視錯覺現(xiàn)象產(chǎn)生及成因分析，即利用不同層次線條上下移動時產(chǎn)生線條間作相對運動這一視錯覺現(xiàn)象，研制出一款視錯覺現(xiàn)象演示儀，

取兩塊不同顏色的有機玻璃板，前后平行放置，中間夾層用較厚的有機玻璃板粘連起來，可選用氯仿作黏合劑，再在其上繪制出不同于有機玻璃板顏色的若干條彩色直線，然后，固定在一個底座上，最后，安裝上能有機玻璃板上下移動的操控裝置，這個簡易的演示視覺錯覺的實驗裝置就完成了。

如果要觀察仰視時直線的移動情況，用操控裝置將此裝置移到比視線高的位置，保持人眼與裝置之間的水平距離不變，使裝置的高度增高或者稍稍降低(必須在視線上方)，觀察現(xiàn)象應(yīng)與理論分析是一致的；然后保持裝置不動，移動視線也應(yīng)能觀察到類似的結(jié)果。平視、俯視的演示、分析這里不再贅述。

4演示實驗特點及注意事項

該演示實驗裝置簡單易于制作，實驗操作簡單易行，實驗現(xiàn)象明顯等特點，而且實驗時，會有不可思議、新奇的感覺，實驗的趣味性強。

在觀察實驗現(xiàn)象時，要調(diào)整好視線的角度，一定要讓人眼處于看不到中間夾層板的區(qū)域內(nèi)。