مفاهیم کلیدی: درک، نور و رنگ، بینایی، چشم
مشاهده علمی ۱۹۹
مقدمه:
آیا تا به حال سعی کرده‌اید چیزی را ناپدید کنید؟ چشمان شما اطلاعات محیط اطراف را با حرکات سریع جمع‌آوری می‌کند و آن را به مغز می‌فرستد. در این فعالیت علمی با استفاده از نحوه‌ی ارتباط چشم و مغز نقاط رنگی را ناپدید خواهیم کرد.
پیش‌زمینه:
چشمان شما بدون آن که متوجه شوید دائماً در حال انجام حرکات بسیار ریز است. این حرکات آنقدر سریع هستند که ما معمولاً قادر به درک آنها نیستیم. این حرکات شبیه حالتی است یک تصویر روی نمایشگر کامپیوتر را با بزرگنمایی بیشتر ببینید. همانطور که روی تصویر بزرگنمایی شده به این طرف و آن طرف می‌روید اطلاعات بیشتری در مورد کل تصویر به دست می‌آورید.
این حرکات چشم معروف به حرکات ساکاد هستند که سبب می‌شوند چشمان ما به طور پیوسته اطلاعات را جمع‌آوری، به روز رسانی و به مغز مخابره کند. یکی از فواید حرکات ساکاد این است که ما می‌توانیم مرزها را تشخیص دهیم، مانند لبه‌ی میز یا مرز یک نقطه روی کاغذ. چشمان ما در شرایطی که کنتراست بالایی در محیط وجود داشته باشد بهتر قادر به تشخیص مرزهاست. به طور کلی، تشخیص مرز یک چارچوب در بسیار آسان‌تر از تشخیص مرز یک ابر است. چارچوب در دارای لبه‌های با کنتراست بالاست در حالی که ابرها لبه‌هایی نامنظم، تار و با کنتراست کمتر دارند.
در این فعالیت علمی بررسی خواهیم کرد که چگونه لبه‌های تار سبب ایجاد مشکل برای چشم انسان و ناپدید شدن اشیا می‌شود.
مواد و وسایل مورد نیاز:
چند مقوا با رنگ‌های قرمز، آبی، سبز و نارنجی قیچی یک ورق کاغذ مومی (در ابعاد تقریبی هشت در یازده اینچ) خط‌کش یک همراه برای کمک در اندازه‌گیری و ثبت نتایج
آماده‌سازی:
با دقت هر مقوا را از وسط ببرید. نیمی از هر مقوا را کنار بگذارید. (در ادامه‌ی کار به این تکه‌ها ورق‌های بزرگ خواهیم گفت.) یک دایره با قطر یک اینچ از هر نیمه‌ی باقی مانده ببرید.
روش کار:
ورق بزرگ قرمز را روی سطح صاف قرار دهید. (میز یا سطح بالای کابینت بسیار مناسب است.) دایره‌ی نارنجی را در مرکز صفحه مقوای قرمز بگذارید. کاغذ مومی را طوری روی سطح قرار دهید که دایره و مقوا را بپوشاند. آیا در این حالت دایره‌ی نارنجی را می‌بینید؟ کاغذ مومی را به آرامی از سطح میز به سمت صورت خود بالا بیاورید. کاغذ مومی را در حالت موازی با سطح میز بالا بیاورید تا همچنان از دید شما دایره‌ی نارنجی و مقوا را بپوشاند. با بالا آوردن کاغذ مومی چه اتفاقی از دید شما برای دایره‌ی نارنجی می‌افتد؟
کاغذ مومی را تا جایی بالا بیاورید که دایره‌ی نارنجی تار و کمرنگ شود اما همچنان قابل دیدن باشد. از همراه خود بخواهید با استفاده از خط‌کش فاصله‌ی میان سطح میز و کاغذ مومی را در این حالت اندازه بگیرد و آن را یادداشت کنید. بدون حرکت دادن کاغذ مومی و همچنین در حالتی که چشمان و سر شما ثابت است، به نقطه‌ای در اطراف دایره‌ی نارنجی خیره شوید. این کار را حداقل به مدت ده ثانیه ادامه دهید. چه تغییری در مورد دایره‌ی نارنجی احساس می‌کنید؟ دیدن آن دشوارتر می‌شود یا آسان‌تر؟ بدون حرکت دادن کاغذ مومی، چشمان یا سر خود را به آرامی تکان دهید. با این کار چه اتفاقی برای دایره‌ی نارنجی رخ می‌دهد؟ تشخیص آن سخت‌تر می‌شود یا خیر؟ همین مراحل را برای دایره‌ی سبز روی مقوای قرمز و دایره‌ی آبی روی مقوای قرمز تکرار کنید و هر بار ارتفاع کاغذ مومی را از سطح میز اندازه بگیرید. این ارتفاع برای تمام رنگ‌ها یکسان است یا متفاوت؟
آزمایش‌های تکمیلی:
در مرحله‌ای از این فعالیت علمی که باید به نقطه‌ای در اطراف دایره‌ی رنگی خیره شوید، سعی کنید بدون حرکت دادن چشمانتان کاغذ مومی را بالا و پایین ببرید. با این کار ظاهر دایره‌ی رنگی در نظر شما چه تغییری می‌کند؟ آیا تشخیص آن آسان‌تر می‌شود؟
در همین مرحله سعی کنید بدون حرکت دادن چشمانتان مقوای رنگی با دایره‌ی روی آن را به این طرف و آن طرف تکان دهید. با این کار ظاهر دایره‌ی رنگی چه تغییری می‌کند؟ آیا تشخیص آن برای شما آسان‌تر می‌شود؟
این فعالیت را با استفاده از مقواهایی با رنگ‌های دیگر به عنوان زمینه انجام دهید. آیا تغییر رنگ پس زمینه باعث عوض شدن ظاهر دایره‌ی رنگی در روند کار می‌شود؟ این کار چه تأثیری در ارتفاع کاغذ مومی تا سطح میز دارد؟
مشاهده و نتیجه‌گیری:
دو نکته‌ی مهم در این فعالیت علمی وجود دارد. نکته‌ی اولی که احتمالاً متوجه آن شده‌اید این است که با تمرکز بر نقطه‌ای در اطراف دایره‌ی رنگی، دایره ناپدید می‌شود. با این حال با حرکت دادن چشمان یا سرتان، دایره مجدداً پدیدار می‌شود. علت ناپدید شدن دایره‌ی رنگی نحوه‌ی جمع‌آوری اطلاعات محیط توسط چشم است. در این فعالیت علمی لبه‌های دایره‌ی رنگی توسط کاغذ مومی تار می‌شوند. این مسئله سبب می‌شود چشم در استفاده از حرکت ساکاد برای تشخیص تفاوت میان نقاط روی دایره‌ی رنگی و نقاط کناری آن دچار مشکل شود. از آنجا که چشمان شما در این مرحله تنها به یک نقطه خیره می‌شود، اطلاعات جدیدی دریافت نمی‌کند و دایره‌ی رنگی به تدریج در پس زمینه‌ی تصویر محو می‌شود.
نکته‌ی مهم دوم در این فعالیت علمی آن است که در مورد برخی رنگ‌ها می‌توانید کاغذ مومی را تا ارتفاع بیشتری بالا بیاورید و همچنان دایره‌ی رنگی را تشخیص دهید. دلیل آن است که برخی رنگ‌ها مانند نارنجی و قرمز در طیف رنگی به هم نزدیک‌تر هستند. این نزدیکی سبب می‌شود تشخیص آنها از هم هنگامی که لبه‌های دایره‌ی داخلی تار می‌شود دشوارتر باشد. رنگ‌هایی مانند نارنجی و آبی فاصله‌ی بیشتری از هم در طیف رنگی دارند و در نتیجه با قرار دادن دایره‌ی آبی در زمینه‌ی نارنجی، تشخیص دایره از داخل کاغذ مومی بسیار آسان‌تر است.
منبع:
منابع مفید: