Принцип световой проекции. Впервые принцип световой проекции упоминается в произведениях францисканского монаха Р. Бекона, умершего в 1294 г. Практическое применение этот принцип находит только в средние века, когда иезуитский патер А. Кирхер в 1640 г. описывает «волшебный фонарь» (laterna magica) в своей книге «Великое искусство света и теней». Оказывается, не случайно служители церкви интересовались «искусством света и теней»; они применяли его для организации «чудес божьих», появления призраков и духов. Долгое время волшебные фонари использовались для религиозно-мистических демонстраций. Так, например, физик и воздухоплаватель Робертсон в конце XVIII в. давал представление «вызывания духов» для широкой публики (рис. 176).

Теневой театр. Прямолинейность распространения света — одно из его основных свойств. От каждой точки источника излучений свет распространяется по всем направлениям по прямым линиям. Эти-то линии в геометрической оптике и называют лучами света.

Вогнутые зеркала. Замечательным свойством вогнутых зеркал является их способность давать следующие изображения: увеличенное, уменьшенное или равное по величине предмету, прямое или перевернутое, действительное или мнимое. Тот или иной характер изображение предмета приобретает в зависимости от того, как предмет расположен относительно оптической оси, фокуса и центра кривизны зеркала.

Плоское стекло. Обычное, плоское, прозрачное стекло обладает способностью пропускать и частично отражать падающий на него световой поток. Если перед таким стеклом поместить хорошо освещенный предмет, то этот последний, во-первых, будет виден через стекло с противоположной стороны, во-вторых, образуется изображение предмета, видимое под определенным углом к плоскости стекла. Изображение предмета будет тем более четким, чем ярче предмет, чем больше яркостный контраст между предметом и фоном и чем ближе к 90° угол, образуемый линией зрения с нормалью к стеклу. Характер пропускания и отражения светового потока плоским стеклом иллюстрируется рис. 139, где ?1 — коэффициент отражения от поверхности раздела воздух — стекло или стекло — воздух (френелев-ское отражение). Этот коэффициент для обычных стекол изменяется от 4 до 7% в зависимости от угла зрения; ? — коэффициент прозрачности плоского стекла, для качественных зеркальных стекол равный 90—96% (при толщине стекла 3—5 мм); Ф0 — световой поток.

Важнейшим свойством нашего глаза является его способность различать цвета. Как было указано ранее, такой способностью обладают только цветочувствительные элементы сетчатки — колбочки. Одним из первых замечательных открытий, относящихся к цветному зрению, можно считать явление смещения максимума относительной видности при переходе от дневного зрения к сумеречному, открытое знаменитым чешским биологом Я. Пуркине. Явление Пуркине заключается в том, что при сумеречном зрении (при низких освещенностях) не только понижается чувствительность глаза к восприятию цветов вообще, но и что в этих условиях глаз обладает пониженной чувствительностью к цветам длинноволнового участка видимого спектра (красные, оранжевые), но зато обладает повышенной чувствительностью к цветам коротковолновой части спектра (синие, фиолетовые). Красный мак и василек на рис. I при дневном освещении кажутся по яркости близкими друг к другу. В сумерках мак кажется совершенно темным, а василек более светлым. В картинной галерее в сумерки постепенно начинают исчезать краски, сначала красные, затем желтые и зеленые.

Великий русский физиолог И. М. Сеченов по вопросу о зрительном восприятии движений стоял на материалистической точке зрения. Он писал: «...в отношении движений, за которыми глаз в силах уследить, представляемое и действительное совпадают друг с другом». Оказывается, что при движении объекта наблюдения встречается также ряд зрительных иллюзий, которые обусловлены некоторыми свойствами нашего зрительного аппарата.

Многим приходилось видеть так называемые загадочные, как бы живые, портреты, которые всегда смотрят прямо на нас, следя за нашими передвижениями и обращая глаза туда, куда мы переходим. Эта интересная особенность таких портретов известна очень давно и многим всегда казалась непонятной. В давние времена такие портреты вызывали суеверный страх, и этим иногда пользовались служители культа, пугая людей изображениями богов и чудотворцев — иконами, умышленно написанными так, чтобы вселять «страх Божий».

Укажем здесь на ряд иллюзий зрения, обусловленных влиянием контраста яркости, т. е. отношения разности яркостей объекта и фона к яркости фона. Предметы и фигуры мы привыкли всегда видеть на том или ином фоне. Мы уже указывали, что при рассматривании фигур мы иногда их части уподобляем фигуре в целом. Там речь шла об общепсихологическом контрасте.

Несколько интересных зрительных иллюзий имеют место при условиях изменяющегося видимого нами рельефа или глубины рисунка. Возникновение этих иллюзий связано, с одной стороны, с явлениями аккомодации и конвергенции глаз, т. е. с их способностью видеть предметы на разных расстояниях, со способностью воспринимать пространство по яркости предметов, по их теням и по числу промежуточных объектов. С другой стороны, эти иллюзии возникают и в процессе осмысливания видимого. Огромная роль в исправлении пространственного восприятия принадлежит мозгу. В этом случае работа мозга, ясно не сознаваемая нами, совершается так же, как и при переворачивании обратных и при выпрямлении криволинейных изображений, получающихся на сетчатках наших глаз» Примеры иллюзий этого рода представлены на рис. 79— 87. При рассматривании рис. 80—87 изменения видимых нами рельефных изображений могут наступать как по нашему желанию, так и непроизвольно и иногда даже наперекор нашему желанию.

Многие иллюзии объясняются способностью нашего зрения преувеличивать видимые нами на плоских фигурах острые углы. Во-первых, возможно, этого рода иллюзии появляются из-за явления иррадиации, так как расширяется видимое нами светлое пространство около темных линий, ограничивающих острый угол. Во-вторых, возможно также, острый угол увеличивается по причине общепсихологического контраста, так как часто острые углы лежат рядом с тупыми, и влияние оказывает обстановка. В-третьих, большое значение для возникновения этих иллюзий имеет направление движения глаз и их подвижность вообще. Если имеется излом линий, то наш глаз в первую очередь «схватывает» острый угол, так как ось поля зрения перемещается сначала по кратчайшему направлению и лишь затем обследует стороны тупых углов. Тот факт, что эта иллюзия действительно зависит от движения глаз, подтверждается тем, что при освещении поля зрения кратковременными вспышками многие из иллюзий этого рода не наблюдаются, так как глаз за время вспышки не успевает переместиться для обзора и острых, и тупых углов фигуры.

плоскости,— с другой, человек обладает способностью точнее определить на глаз горизонтальные расстояния, чем высоту предметов. Оказывается, острота зрения «в горизонтальном направлении» больше, чем в вертикальном, а глазомерное сравнение длины параллельных горизонтальных линий может быть произведено с точностью до 1 %, тогда как для вертикальных такая точность недостижима. Поворот глаза в вертикальной плоскости требует большего мышечного напряжения, чем аналогичный поворот в горизонтальной плоскострг, а так как мышечное напряжение может выступать как мерило пути, то вертикальные расстояния кажутся нам больше равных им горизонтальных. Поэтому большинство людей обладают способностью преувеличивать вертикальные протяженности по сравнению с горизонтальными, и это также приводит к иллюзиям зрения. Вот несколько примеров этих иллюзий (рис. 53—58).

Очень многие ошибочные зрительные впечатления обусловлены тем, что мы воспринимаем видимые нами фигуры и их части не отдельно, а всегда в некотором соотношении с окружающими их другими фигурами, некоторым фоном или обстановкой. К этому разделу относится, пожалуй, самое большое количество зрительных иллюзий, встречающихся на практике. Все эти иллюзии можно разделить на пять групп.