馬赫帶現象

馬赫帶現象

馬赫帶是視覺系統的側抑制作用引起的。當一個視覺感受器受到刺激的時候,由此產生的神經衝動將對鄰近部位細胞輸入的信號產生抑制性影響。在明暗交界的地方,亮區一側的抑制作用大於暗區的抑制作用,從而產生暗區更暗,亮區更亮的馬赫帶現象。

名稱

馬赫帶現象

介紹

當我們凝視窗欞的時候,會覺得在木格的外面鑲上了一條明亮的線,而在木格的里側卻更濃黑。觀察影子的時候,在輪廓線的兩側也會有類似的現象。大約100年前,奧地利物理學家馬赫第一次觀察研究了這種現象,所以這種現象被叫做“馬赫帶”。

馬赫帶現象馬赫帶現象

後來,研究視覺神經系統的科學家發現,馬赫帶是視覺系統的側抑制作用引起的。當一個視覺感受器受到刺激的時候,由此產生的神經衝動將對鄰近部位細胞輸入的信號產生抑制性影響。在明暗交界的地方,亮區一側的抑制作用大於暗區的抑制作用,從而產生暗區更暗,亮區更亮的馬赫帶現象。
在中國傳統的水墨山水中,在畫紙上渲染一圈淡淡的陰影,立刻就出現了一輪皎潔的明月。而實際上,畫上月亮的亮度與稍遠一些的夜空是一樣的。這也是馬赫帶現象,它是利用了我們眼睛的側抑制效果。

馬赫帶

1868年奧地利物理學家 E.馬赫發現的一種明度對比現象。它是一種主觀的邊緣對比效應。當觀察兩塊亮度不同的區域時,邊界處亮度對比加強,使輪廓表現得特別明顯。

馬赫帶現象馬赫帶現象

例如,將一個星形白紙片貼在一個較大的黑色圓盤上,再將圓盤放在色輪上,再將圓盤放在色輪上快速鏇轉。可看到一個全黑的外圈和一個全白的內圈,以及一個由星形各角所形成的不同明度灰色漸變的中間地段。而且還可看到,在圓盤黑圈的內邊界上,有一個窄而特別黑的環。由於不同區域的亮度的相互作用而產生明暗邊界處的對比,使我們更好地形成輪廓知覺。這種在圖形輪廓部分發生的主觀明度對比加強的現象,稱為邊緣對比效應。邊緣對比效應總是發生在亮度變化最大的邊界區域。

馬赫帶演示實驗

1目的
馬赫帶是視覺系統的側抑制作用。它是指人們在明暗變化的邊界上,常常在亮區看到一條更亮的光帶,而在暗區看到一條更暗的線條。從刺激物的能量分布來說,亮區的明亮部分與暗區的黑暗部分,在刺激的強度上和該區的其他部分相同,而我們看到的明暗分布在邊界處卻出現了起伏現象。可見,馬赫帶不是由於刺激能量的實際分布,而是由於神經網路對視覺信息進行加工的結果。

儀器儀器

2儀器與材料
黑底白色的月亮圖三張(三張圖的黑色程度不同)
3程式
由淡到深和由深到淡觀察三張月亮圖,觀察馬赫帶現象,體驗黑色濃度在加深以後出現的明顯的馬赫帶現象。
4結果
當黑白對比更加分明的時候,馬赫帶現象更加明顯。
觀察:右圖

馬赫帶現象馬赫帶現象

結論:物理上,這中間的方塊的明暗程度是一樣的,但它們鄰近的區域是不同的,被更亮的區域包圍的方塊顯得暗些,而被暗一些的區域包圍的方塊顯得亮些。
對馬赫帶現象可以用“側抑制”解釋。視網膜由許多小的光敏神經細胞組成。許多科學家都認為,激活單獨一個細胞是不可能的,某個細胞的激活總會影響鄰近的細胞。他們發現,刺激某個細胞得到較大反應時,再刺激它鄰近細胞,反應會減弱。也就是說,周圍的細胞抑制了它的反應。這種現象被稱之為“側抑制”,它發生在視網膜上一種叫做側細胞叢的結構上。

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