好多朋友在後台留言讓我們複刻其中的小實驗?
這不就大家安排上了
實驗器材
所标杯、剪刀、鏡子、雙面膠、白紙、鉛筆、橡皮、尺子
(硬紙闆、打印機等替換器材)
實驗過程
首先,我們來看一個簡單的小例子
将一個特殊的紙片翻轉并粘貼
我們在外面看到的是正方形
從鏡子裡面看到的是菱形
嘗試換一個角度去觀察它
就看到其中的奧妙所在
那麼我們怎樣去制作這樣一個視錯覺玩具呢?
我們可以從一張白紙,或者借助電腦的圖形工具開始:
首先畫出我們想要直接看到的、和想從鏡子中看到的截面圖形
兩個圖形需要是由線段組成的多邊形,
且要使得兩者的寬度相等
然後畫一條水平線,将多邊形的各個頂點投影至水平線上
然後在每個圖形頂點對應的投影處
分别畫出兩個方向傾斜45°的斜線
延長這些斜線來獲得一些交點
注意每個交點都是由在截面圖中處在同一水平位置的點,投影處的斜線所交彙而成
做這些交點到水平線的中垂線段,
并且做輔助線延長這些線段到截面中對應的水平高度并标點
然後連接這些标點:
大家可以花幾秒鐘思考一下這組圖形像什麼?
對啦,上圖的黑線實際上就是我們所需柱體的俯視圖,
而下圖是柱體的正視圖~
之後我們可以借助紙、筆、尺,或者打印機
将我們的俯視圖與主視圖變成一張展開的輪廓圖:
将輪廓圖做一個水平對稱,然後在旁邊預留方便粘貼的部分,
就完成了所需柱體的完整展開圖啦
有了這個方法我們就可以創造各種我們想要的視錯覺小玩具
而這其中也有更有意思的事可以發現:
比如如果我們設想一個對稱性比較高的錯覺圖案:
在上圖中我們想從兩側觀測到兩個形狀一樣但是方向相反的三角形
如果我們對調兩個三角形被觀測的角度,三視圖會怎樣變化呢?
我們發現二者如此的相似,最終的展開圖也是如此:
所以當我們從一個方向觀測這組錯覺圖時,
我們看到了同向向前的兩個三角形:
将它旋轉90°再觀察,便能看到兩個同向向後的三角形
是不是很神奇呢~
原理解說
對于處在鏡子同一法平面的兩個點來說,我們直接觀測它們和觀測它們在鏡子中呈的虛像時,光路圖的簡化版本如下:
對于連接兩點的邊緣(橙色線段),我們從兩側看到的像的投影分别為紅藍兩條線段。而當我們把這個像投影至同一水平線時,就能看出我們制作步驟的方法來源:
我們隻需要确定每個端點的投影位置來确定柱邊高度,是因為當兩個像都是直邊時,端點之間的相對位置是線性變化的,所以作為物的柱邊也是在同一平面内的直線。這也是為什們我們在最開始推薦大家用多邊形作為想要看到的像。如果想要看到帶有曲邊的像時,借助編程或者取多點做近似,也是可以實現的。
在以上的分析中我們做了平行光的近似,實際上我們的眼睛離物體與鏡子都很近,會産生近大遠小的透視效應,會使我們實際看到的圖形有一些變形。這種變形可以用增加柱體的厚度來緩解,所以如果大家有硬紙闆的話做出的效果應該會更好一些~
編輯:荔枝
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