2022-06-23 00:17:54

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马赫带现象通常所指视觉的一些现象。

马赫带-指人们在明暗变化的边界,常常在亮区看到一条更亮的光带,而在暗区看到一条更暗的线条,这就是马赫带现象。马赫带不是由于刺激能量的分布,而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。

基本信息

  • 中文名称

    马赫带现象

  • 外文名称

    Mach band

  • 发现者

    奥地利物理学家 E. 马赫

  • 发现时间

    1868年

  • 实质

    一种明度对比现象

折叠 编辑本段 名称

折叠 编辑本段 介绍

当我们凝视窗棂的时候,会觉得在木格的外面镶上了一条明亮的线,而在木格的里侧却更浓黑。观察影子的时候,在轮廓线的两侧也会有类似的现象。大约100年前,奥地利物理学家马赫第一次观察研究了这种现象,所以这种现象被叫做“马赫带”。

马赫带现象马赫带现象

后来,研究视觉神经系统的科学家发现,马赫带是视觉系统的侧抑制作用引起的。当一个视觉感受器受到刺激的时候,由此产生的神经冲动将对邻近部位细胞输入的信号产生抑制性影响。在明暗交界的地方,亮区一侧的抑制作用大于暗区的抑制作用,从而产生暗区更暗,亮区更亮的马赫带现象。

在中国传统的水墨山水中,在画纸上渲染一圈淡淡的阴影,立刻就出现了一轮皎洁的明月。而实际上,画上月亮的亮度与稍远一些的夜空是一样的。这也是马赫带现象,它是利用了我们眼睛的侧抑制效果。

折叠 编辑本段 马赫带

1868年奥地利物理学家 E.马赫发现的一种明度对比现象。它是一种主观的边缘对比效应。当观察两块亮度不同的区域时,边界处亮度对比加强,使轮廓表现得特别明显。

马赫带现象马赫带现象

例如,将一个星形白纸片贴在一个较大的黑色圆盘上,再将圆盘放在色轮上,再将圆盘放在色轮上快速旋转。可看到一个全黑的外圈和一个全白的内圈,以及一个由星形各角所形成的不同明度灰色渐变的中间地段。而且还可看到,在圆盘黑圈的内边界上,有一个窄而特别黑的环。由于不同区域的亮度的相互作用而产生明暗边界处的对比,使我们更好地形成轮廓知觉。这种在图形轮廓部分发生的主观明度对比加强的现象,称为边缘对比效应。边缘对比效应总是发生在亮度变化最大的边界区域。

折叠 编辑本段 演示实验

1目的

马赫带是视觉系统的侧抑制作用。它是指人们在明暗变化的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,而在暗区看到一条更暗的线条。从刺激物的能量分布来说,亮区的明亮部分与暗区的黑暗部分,在刺激的强度上和该区的其他部分相同,而我们看到的明暗分布在边界处却出现了起伏现象。可见,马赫带不是由于刺激能量的实际分布,而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。

仪器仪器

2仪器与材料

黑底白色的月亮图三张(三张图的黑色程度不同)

3程序

由淡到深和由深到淡观察三张月亮图,观察马赫带现象,体验黑色浓度在加深以后出现的明显的马赫带现象。

4结果

当黑白对比更加分明的时候,马赫带现象更加明显。

观察:右图

马赫带现象马赫带现象

结论:物理上,这中间的方块的明暗程度是一样的,但它们邻近的区域是不同的,被更亮的区域包围的方块显得暗些,而被暗一些的区域包围的方块显得亮些。

对马赫带现象可以用“侧抑制”解释。视网膜由许多小的光敏神经细胞组成。许多科学家都认为,激活单独一个细胞是不可能的,某个细胞的激活总会影响邻近的细胞。他们发现,刺激某个细胞得到较大反应时,再刺激它邻近细胞,反应会减弱。也就是说,周围的细胞抑制了它的反应。这种现象被称之为“侧抑制”,它发生在视网膜上一种叫做侧细胞丛的结构上。

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