#又是眼睛騙了你#

實(shí)驗(yàn)器材

所標(biāo)杯、紙、馬克筆、線、支架

實(shí)驗(yàn)過程

首先，我們將黑色的線固定在支架上或兩個(gè)釘子間

使得這根線微微緊繃即可

沒有黑色線的同學(xué)也可以和我們一樣

用黑色的馬克筆將線涂黑

如果我們?cè)诩儼咨谋尘跋螺p輕撥動(dòng)黑線

可以看到最基態(tài)的駐波

如果此時(shí)駐波的振幅有限

可以適當(dāng)將線的緊度降低一些

有趣的來了：

如果我們將背景的純白換成黑白相間的條紋

黑：白大約為4:1

波動(dòng)黑線，并緩慢橫向移動(dòng)紙

可以看到線會(huì)在紙上呈現(xiàn)出橫向的波浪

如果效果不明顯

可以嘗試改變紙移動(dòng)的速度再次觀察

而如果我們將其拍攝下來

并取其中一處暫停

則可以看到

黑線在白色條紋處有傾斜

我們加快紙移動(dòng)的速度

至上一個(gè)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)紙的速度的兩倍左右時(shí)

用肉眼可以看到線的振動(dòng)形成了一個(gè)個(gè)小的駐波

【拍攝圖與肉眼看到的圖案不同】

此時(shí)我們能看到的黑白條紋的寬度幾乎相同

將拍攝的視頻暫停卻只能看到

黑線在白色條紋處傾斜程度增加

然后，我們用盡可能快地速度移動(dòng)紙

讓紙的邊緣直接摩擦黑線，帶動(dòng)其振動(dòng)

就會(huì)看到更復(fù)雜的現(xiàn)象

從截圖中

我們可以看到線的不規(guī)則的彎曲

如果我們更換更細(xì)的條紋

（黑白條紋比例保持不變）

同樣可以看到橫向的波浪

但相鄰波節(jié)間的寬度會(huì)減小

此時(shí)肉眼看到的白色條紋面積甚至大于了黑色

最后我們用白色的線試試看

和黑線相比白線的現(xiàn)象用肉眼更加難捕捉

但是肉眼觀察到的紋路與黑線不太一樣

從截圖中我們也能看到一些黑色的斜線

但顯然它形成的原理與黑線不同

原理解說

事實(shí)上繩子在以最基態(tài)的駐波振動(dòng)時(shí)，在每一時(shí)刻最真實(shí)的狀態(tài)仍是很平滑的。這次我們?nèi)庋勰苡^察到的一系列波動(dòng)的現(xiàn)象，都是由視覺暫留現(xiàn)象導(dǎo)致的疊加的圖案。由于黑色的線在黑色的背景下較難被觀察到，帶有黑線的白色條紋在一小段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的圖案都會(huì)被大腦暫留住拼接在一起，使黑線形成波浪。

如果紙片抖動(dòng)的較快，使得視覺暫留時(shí)間足夠紙片進(jìn)行一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)了，那么在暫留形成的白條內(nèi)就會(huì)看到兩條黑線，形成類似于“小駐波”的視錯(cuò)覺。當(dāng)然，具體我們會(huì)觀測(cè)到波浪的圖案與線振動(dòng)的頻率、紙移動(dòng)的速度與頻率、白色條紋的寬度都有關(guān)。有時(shí)間的同學(xué)可以改變多個(gè)變量進(jìn)行觀察。

在用手機(jī)相機(jī)拍攝時(shí)，每一幀的曝光同樣會(huì)有類似于視覺暫留的效果，但這種曝光疊加的特性和每一幀的時(shí)長(zhǎng)相關(guān)，和肉眼視覺暫留的差異比較大。所以通?？磁臄z出來的視頻的截圖會(huì)與肉眼直接觀測(cè)有一定的差異。有條件的同學(xué)可以降低拍攝幀率試試看。

【討論】

關(guān)于白線的實(shí)驗(yàn)，雖然也與視覺暫留相關(guān)，但是顯然不像黑線那樣單純地是由一個(gè)個(gè)豎條的疊加形成。

小編的猜測(cè)是肉眼暫留和相機(jī)曝光對(duì)于黑色與白色的反應(yīng)都不同，使得白線附近出現(xiàn)的是帶有邊緣黑色背景的斜向疊加，才使得白線中出現(xiàn)黑色的斜線。對(duì)此有想法或者研究的同學(xué)趕緊在評(píng)論區(qū)和我們交流吧~

編輯：荔枝