3.1 DE VISUELE WAARNEMING

INDEX
HOME PAGE

Mensen zijn vooral,visueel ingesteld en in de natuurwetenschappen wordt vrijwel elke waarneming gestart met 'zien'. Ook worden niet zichtbare registraties vaak omgezet in zichtbare plaatjes, zoals grafieken, schema's of andere modellen.
Omdat de mens zo visueel is ingesteld zijn mensen ook gevoelig voor illusies (gezichtbedrog).
Bovendien lijken de dingen vaak niet wat ze zijn, zien we niet allemaal hetzelfde en moeten sommige dingen zichtbaar gemkt worden.


De tegels op de muur van dit caf zijn door vakbekwame en nuchtere tegelzetters geplaatst.
De illusie is in werkelijkheid net zo sterk als op de foto (uit Gregory & Gombrich: Illusion in nature and art).

Werking van het netvlies
Binnen ons oog wordt een afbeelding van de omgeving op ons netvlies geprojecteerd. Ons netvlies (retina) bestaat uit een groot aantal zenuwcellen en zintuigcellen. De zintuigcellen zetten lichtprikkels (het geprojecteerde beeld) om in zenuwpulsen. De zintuigcellen bestaan uit kegeltjes en staafjes. De staafjes gebruiken we alleen als er maar weinig licht is. Overdag, of in elk geval bij voldoende licht, kijken we alleen met onze kegeltjes. De kegeltjes zitten vooral geconcentreerd in de gele vlek, een deel van het netvlies recht tegenover de ooglens.
Met de kegeltjes kunnen we kleuren onderscheiden. Kleuren worden gevormd door verschillende golflengtes van het licht (uitgedrukt in nanometer; 1 nm = 10-9 m). Als we mensen met een normaal kleuronderscheidend vermogen vragen de enkelvoudige kleuren uit te zoeken, kiezen ze deze vier: blauw van ca. 470 nm, groen van ca. 500 nm, geel van ca. 570 nm en rood van nog iets langere golflengte dat overigens niet helemaal zuiver is (vermengd met wat violet). De spectrale gevoeligheid van onze ogen ligt tussen de 450 nm en 650 nm. Infra-rood (> 650 nm) en ultra-violet (< 450 nm) kunnen we niet zien.
Met de kegeltjes kunnen we erg goed details onderscheiden. Het wordt als normaal beschouwd dat je in een voorwerp detail kunt zien die een afmeting van 1 boogminuut hebben. Dat betekent dat je op 1 m afstand een voorwerp van 0.3 mm kunt onderscheiden ( of op 6 m afstand een voorwerp van 1,77 mm en op 110 m afstand een voorwerp van 2,91 cm). Dit scheidend vermogen van onze ogen is afhankelijk van het contrast tussen het voorwerp en de achtergrond. Hoe hoger het contrast (licht voorwerp tegen zwarte achtergrond of omgekeerd) hoe beter het is te onderscheiden. Omdat in de praktijk het contrast gewoonlijk niet maximaal is, helpt het netvlies een handje. Op het grensvlak tussen lichtere en donkere grijstinten wordt de informatie van de kegeltjes door de zenuwcellen in het netvlies versterkt (opwekking of excitatie) of verzwakt (uitdoving of inhibitie). Daardoor wordt een donker voorwerp donkerder gemaakt tegen een lichtere achtergrond die lichter wordt gemaakt. In de dagelijkse praktijk levert dit een beter gezichtsvermogen op maar het kan ook aanleiding zijn voor gezichtsbedrog.


Oogoperatie met behulp van laserlicht. Een tumor in het netvlies wordt weggebrand

Dwarsdoorsnede door het netvlies waarbij de zintuigcellen en de celkernen van de verschillende zenuwcellen goed te zien zijn.

Dwarsdoorsnede door het netvlies ter hoogte van de gele vlek. Hier bevindt zich een hoge concentratie kegeltjes. Het licht komt van rechts.

Schematische tekening van de zintuig- en zenuwcellen in het netvlies.

Gezichtsbedrog en het belang van metingen
Van de vele aspecten van gezichtsbedrog wordt hier iets nader ingegaan op het contrastverhogende effect van het netvlies zoals hierboven werd al even genoemd werd.


In deze afbeelding (Hermann raster) kun je zwarte vlekken onderscheiden op de kruispunten van twee witte lijnen. De illusie wordt veroorzaakt doordat de kegeltjes op die plaats worden uitgedoofd door inhibitie zodat er minder lichtprikkel wordt omgezet in zenuwpuls. De illusie werkt alleen bij een terloopse waarneming waarbij het beeld niet op de gele vlek valt. Als je strak naar n kruispunt kijkt (met je gele vlek) dan zie je de illusie alleen in andere kruispunten. Sommige illusies komen tot stand in het netvlies, andere in de hersenen. Illusies in de hersenen ontstaan door onder meer tegenstrijdige informatie door onafhankelijke neuronen in de visuele cortex of door aanvulling van ontbrekende informatie.

De hersenen vullen zelf een driehoek in met de zwarte punten als hoekpunten.


De linker illusie wordt versterkt door inhibitie/excitatie in het netvlies


De Zollner illusie is het gevolg van onafhankelijke verwerking van horizontale en verticale lijnen in de visuele cortex.


Deze twee patronen lijken hetzelfde. Maar de grafische weergave van de licht-verdeling toont aan dat in het onderste plaatje een schijnbaar verschil in grijstinten wordt opgewekt door een opzettelijk aangebracht verschil in licht/donker langs het grensvlak. Als je een potlood op het grensvlak legt, zie je dat het linker en rechter vlak even grijs zijn, in tegenstelling tot de vlakken in het bovenste plaatje.

Opdracht:
Bestudeer 3.2 Ik zie, ik zie uit je leerboek (blz.54) en maak opdracht 5-10 en 12-16.


HET IS VAN GROOT BELANG DAT NATUURWETENSCHAPPELIJKE WAARNEMINGEN WORDEN VERKREGEN DOOR METINGEN OMDAT:

I WAARNEMINGENONBETROUWBAAR KUNNEN ZIJN:


Deze rij LEGO-stenen lijkt breder te worden naarmate hij verder van je af ligt. Als je het nameet blijkt het tegendeel waar te zijn. De illusie is in werkelijkheid net zo sterk als in de foto.

HET IS VAN GROOT BELANG DAT NATUURWETENSCHAPPELIJKE WAARNEMINGEN WORDEN VERKREGEN DOOR METINGEN OMDAT:

II WAARNEMINGEN SUBJECTIEF KUNNEN ZIJN:
Konijn of eend?

Eskimo of indiaan?

HET IS VAN GROOT BELANG DAT NATUURWETENSCHAPPELIJKE WAARNEMINGEN WORDEN VERKREGEN DOOR METINGEN OMDAT:
III WAARNEMINGEN ONVOLLEDIG KUNNEN ZIJN:

Zes foto's van de Brimstone vlinder Gonepteryx rhamni. Bij normaal licht zie je geen verschil tussen de mannetjes en vrouwtjes, van boven (a) noch van onderen (b). Deze vlinders kunnen in tegenstelling tot de mens ook ultraviolet licht waarnemen. Foto's gemaakt met ultraviolet licht (365 nm) tonen verschil in de patronen tussen mannetjes en vrouwtjes zowel aan bovenkant (resp. c en e) als aan de onderkant (resp. d en f).

Opdracht:

Hiernaast is een zogenaamd 'visnet' afgebeeld. Het visnet bevat verschillende optische illusies die elk op hun eigen manier tot stand komen. En illusie komt uitsluitend tot stand door de onderlinge wisselwerking van zintuig- en zenuwcellen in het netvlies (versterking of afzwakking van het signaal). Bij de andere illusie spelen ook de hersenen een rol. Probeer zoveel mogelijk illusies te vinden in het 'visnet'.

In de afbeelding hiernaast zit een vijfpuntige ster verborgen. Kun je hem vinden?


Zijn in de afbeelding hierboven concentrische cirkels of spiralen getekend? (Concentrisch wil zeggen met hetzelfde middelpunt)


Paragraaf 2