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1、人眼视觉与补色残像作者：高瑞班级：2008211101学号：08210022Email：摘 要 参照要求的步骤提示，仔细观察给出的 GIF 图片，人眼所看到的现象出乎意料。这是什么原因呢？如何用科学的观点来解释这种现象的产生呢？关键词 人眼视觉 互补色 补色残像1 图片与现象1.1 图片如下：1.2观察步骤：a.首先，用眼睛随着旋转的粉球移动；b.接下来，用眼睛盯着中间的黑色“+” ，此时移动小球有什么变化；c.再进一步，用眼睛一直盯着图画中间的黑色“+” ，一段时间（20-30s）之后又会发生什么有趣现象。1.3 观察结果：a.首先, 用眼睛随着旋转的粉色球移动，你只会看见粉色球。b.接下來
2、， 用眼睛盯着在中间的黑色的+, 移动的小球会变成绿色。c.再接下來, 用眼睛一直盯着在图画中间的黑色的+, 一段时间之后,所有的粉色球会慢慢消失,你将只会看见一个绿色的球在旋转。2 现象解释2.1 人眼视觉的产生原理根据生理解剖学可知，人眼产生的视觉是由于可见光刺激人眼的视觉神经而引起的一种反应。实验发现，如果可见光波的辐射功率相同而波长发生变化时，人眼对其产生的视觉效果也将不同，主要表现在两个方面。其一，对于不同波长的光，将产生不同的彩色感(即色调)；其二，不同波长的光(尽管辐射功率相同)对人眼产生的亮度感觉(明暗程度)也不相同。例如在等能量分布的光谱中，虽然各种波长的光辐射功率相同，但是
3、人眼感到最暗的是红色，其次是蓝色与紫色，而最亮的则是黄绿色。由此可见，人眼对不同波长的光具有不同的视觉敏感程度。2.2 人眼对静态和动态物体的反映人眼对静态物体的敏感程度大于对动态物体的敏感程度。2.3 人眼产生错觉的原理错觉是指人们对外界事物的不正确的感觉或知觉。最常见的是视觉方面的错觉。产生错觉的原因，除来自客观刺激本身特点的影响外，还有观察者生理上和心理上的原因。其机制现在尚未完全弄清。来自生理方面的原因是与我们感觉器官的机构和特性有关；来自心理方面的原因是和我们生存的条件以及生活的经验有关。在颜色知觉中，每一种颜色都有它相应的互补色。红和绿是一对互补色，黄和蓝也是一对互补色，其他颜色也
4、都各有其相应的互补色。黑和白也有互补关系。如果互补色两者同时呈现在一个画面上时，会显得分外鲜明。如果在周围充满一种颜色刺激时，无刺激的空档处便会产生互补色的感觉，从而产生所谓的“无中生有”的错觉。最常见的事实是在蓝色的天幕上出现的月亮（无色）会显黄色。汽车司机夜间行车时都有这样的经验，走在高压水银灯照明（蓝紫色光源）的道路上，自己的车灯（白炽灯）灯光显橙黄色；而走在钠灯照明（黄色光源）的道路上，自己的车灯显蓝色。这个例子说明感觉和知觉都会受背景的条件影响而有所改变。这种差异也不能不算作错觉。以上是生理性的现象造成的错觉。2.4 互补色色彩学上称间色与三原色之间的关系为互补关系，即指某一间色与另
5、一原色之间互相补足三原色成分。例如，绿色是由黄加蓝而成，红色则是绿的互补色，橙色是由红加黄而成，蓝色则补足了三原色；紫色是由红加蓝而成，黄色则是紫的互补色。如果将互补色并列在一起，则互补的两种颜色对比最强烈、最醒目、最鲜明：红与绿、橙与蓝、黄与紫是三对最基本的互补色。在色轮中颜色相对应的颜色是互补色，它们之间的色彩对比最强烈。图中粉色的补色是绿色。2.5 补色残像的原理从生理学角度讲，物体对视觉的刺激作用突然停止后，人的视觉感应井非立刻全部消失，而是该物的映像仍然暂时存留，这种现象也称作视觉残像“。视觉残像又分为正残像和负残像两类、视觉残像形成的原因是眼睛连续注视的结果，是因为神经兴奋所留下的
6、痕迹而引发。所谓正残像，又称“正后像” ，是连续对比中的一种色觉现象。它是指在停止物体的视觉刺激后，视觉仍然暂时保留原有物色映像的状态，也是神经兴奋有余的产物。如凝注红色，当将其移开后，眼前还会感到有红色浮现。通常，残像暂留时间在 0.1s 左右。大家喜爱的影视艺术就是依据这一视觉生理特性而创作完成的。将画面按每秒 24 帧连续放映，眼睛就观察到与日常生活相同的视觉体验，即电影或电视节目。所谓负残像，又称“负后像” ，是连续对比的又一种色觉现象。指在停止物体的视觉刺激后，视觉依旧暂时保留与原有物色成补色映像的视觉状态。通常，负残像的反应强度同凝视物色的时间长短有关，即持续观看时间越长，负残像的
7、转换效果越鲜明。例如，当久视红色后，视觉迅速移向白色时，看到的并非白色而是红色的补色一绿色；如久观红色后，再转向绿色时，则会觉得绿色更绿；而凝注红色后，再移视橙色时，则会感到该色呈暗。据国外科学研究成果报告，这些视错现象都是因为视网膜上锥体细胞的变化造成的。如当我们持续凝视红色后，把眼睛移向白纸，这时由于红色感光蛋白元因长久兴奋引起疲劳转人抑制状态，而此时处于兴奋状态的绿色感光蛋白元就会 “趁虚而入” ，故此，通过生理的自动调节作用，白色就会呈现绿色的映像。除色相外，科学家证明色彩的明度也有负残像现象。如白色的负残像是黑色，而黑色的负残像则为白色等。 利用人眼视觉的这个特点，在设计户外大型喷绘
8、广告时，可以采用大对比颜色，以期给观众留下深刻印象，如高速公路旁边的立柱广告。2.6 实验现象的解释刚开始时，眼睛随着旋转的粉球移动，人眼一直受到粉色球的视觉刺激；接下来，眼睛盯着中间的黑色“+” ，因为在黑色“+”周围充满粉色颜色刺激时，无刺激的空档处便会产生互补色的感觉，从而产生所谓的“无中生有”的错觉，此时人眼就会发现旋转的粉球变为绿色；再进一步，眼睛一直盯着图画中间的黑色“+” ，一段时间（20-30s）之后，因为人眼补色残像的反应强度同凝视物色的时间长短有关，即持续观看时间越长，负残像的转换效果越鲜明，最后就只能看到的是粉色的补色-绿色球。3 实验拓展3.1 生活中的例子实例一：外科
9、手术服的颜色都是绿色或浅绿色，是为了避免手术中一直看着鲜红的的红色的血，而被补色残像所产生的绿色导致无法集中精神，造成手术事故，所以用同样的绿色来进行缓和。实验二：头发进行染色操作时，对补色的关系理解非常重要。比如，按照客人的要求，要将过于强烈的红色系发色染回棕色系，这种情况下，即使使用茶色的染料也无法消除红色。这时，需要使用红色的补色，绿色系的染料遮挡红色，才能恢复到棕色系颜色。在修补染发颜色的时候，补色关系非常有用。参考文献1. 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 网站：http:/ 08 级本科生学号：08210022班级：2008211101
