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了解人眼的工作原理,自己动手做动画 | 科学工坊

 美酒佳酿 2018-04-09




亲爱的们,累了一周了,

周末我们来放松一下,

今天小言给大家讲解一个简单好玩的小知识。


常言道,眼见为实,

我们的眼睛看到的就一定是真的吗?

先来看看下面两组图,测试一下。


盯着图中央的四个黑点数15个数,再看向白墙,

会发生什么情况?



你们一定看见了一个人像,

嗯,就是下面这位对吧?



还有下面这张。

是不是看到黑点到处闪烁?

实际上这张图是静止的噢。

这是为什么呢?


科学原理

上面这两组图运用了视觉暂留原理。

人眼在观察景物的时候,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,这种残留的视觉称为后像,视觉的这一现象就是视觉暂留。也就是通常我们说的残影。


应用

小朋友们看的动画、电影等等都是依靠这一原理拍摄而成。我们在观看电影的时候,其实荧幕上每秒钟更换了24张画面。由于视觉暂留作用,一个画面的印象还没消失,下一个稍微有点差别的画面又出现了,所以我们感觉看到的是连续动作。


历史起源

01

中国人最先发现了这种现象,并利用它制成了中国传统节日玩具——走马灯。走马灯常见于元夕、元宵和中秋等节日。灯内点上蜡烛,蜡烛的热气产生气流,让灯内轮轴转动。轮轴上有剪纸,影子投射在灯面上,图像不断滚动。古代多绘制武将骑马的画面,灯转起来时就好似马匹你追我赶,故名走马灯。



走马灯的出现时间众说纷纭。据传在五代十国的时候,有一位女军事家叫做莘七娘,从灯笼上升起的热气中受到启发,在灯笼里装上可以旋转的圆盘,上面插上人像和马等图案,代表军事术语,这是最初的孔明灯加走马灯。


科学史研究者大多根据文学家范成大的诗文记载,认为南宋时才有走马灯,或者说,南宋时走马灯已极为盛行。


下面是历代诗人词人对走马灯的描述:


《上元纪吴中节物俳谐体三十二韵》

南宋·范成大

映光鱼隐现,转影骑纵横。


《武林旧事·卷二·灯品》南宋·周密

若沙戏影灯,马骑人物,旋转如飞。


《燕京岁时记·走马灯》清·富察敦崇

走马灯者,剪纸为轮,以烛嘘之,则车驰马骤,团团不休,烛灭则顿止矣。



02

在1818年,法国人保罗·罗盖发现了视觉暂留原理。他做了一个留影盘来证明,当人眼看到一系列图像的时候,每次只能保留一个图像。


(留影盘示意图)


到了1826年,另一个法国人约瑟夫利用留影盘的原理,发明了转盘活动影像镜。



该装置内有一个带有16格画面的圆盘,人们看向装置内的镜子,转动转盘,盘子上的裂缝会像百叶窗一样运转,人们就能看见图片动起来,效果大概就跟下面这动图一样。这也是动画的前身。



和孩子一块看完上面的故事,接下来,我们一起动手做一个简单的留影盘吧。


准备材料

A4纸、剪刀、黑笔、线、

圆规(能画圆的工具)、胶水


步 骤

把一张A4纸对折,拿圆规画一个直径11cm左右的圆,并用剪刀剪下。


在其中一张画上笼子,其中一张画上小鸟


把笼子调转方向,与鸟相反


把线粘在两个圆片中间


成品如下



手指前后捻动绳子,小鸟就进到笼子里去啦~

(视频制作:小言)


除了小鸟,也可以把笼子里的小动物换成其他孩子喜欢的动物噢。笼子也可以换成不同的背景。只是动物和背景一定要保持相反方向才可以


这个小玩具比较简单,大一点的孩子也可以尝试进阶版,拿个厚一点的笔记本,在每张纸的右下角画上连续动作。画好之后翻动笔记本,就能得到下面这种效果,具体在此不详述啦,这可是个需要耐心和细心的活动呢。



注意事项

剪刀、圆规锋利,小心使用,注意安全。

在白色背景下玩耍,实物效果比视频更好!

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