Wie nehmen wir die Objektentfernung in Refraktion/Reflexion wahr?

Angenommen, wir haben ein Objekt, von dem Lichtstrahlen reflektiert werden und unser Auge erreichen. In diesem Beispiel können wir dieses Objekt direkt sehen, und das Bild wird auf unserer Netzhaut gebildet.

Betrachten Sie jedoch eine Münze, die unter Wasser gehalten wird. Aufgrund der Brechung an der Oberfläche nehmen wir die scheinbare Tiefe und nicht die tatsächliche Tiefe der Münze wahr. Der Lichtstrahl biegt sich an der Oberfläche, und wenn dieser neue Strahl in einer geraden Linie rückwärts verfolgt wird, konvergiert er in einer Höhe über der wirklichen Tiefe.

Meine Frage ist, warum verfolgen wir diesen neuen Strahl in einer geraden Linie rückwärts und nicht auf dem ursprünglichen Weg, den er genommen hat? Dieses „Bild“ funktioniert gewissermaßen als virtuelles Objekt und bildet auf unserer Netzhaut ein Bild ab, das das ursprüngliche Unterwasserobjekt gebildet hätte. Daher nehmen wir dieses virtuelle Objekt wahr und sehen dies anstelle der tatsächlichen Münze, die unter Wasser ist,

Warum funktioniert das Ray-Tracing rückwärts nur in geraden Linien, als ob das brechende Medium gar nicht da wäre?

Dasselbe passiert in einem Spiegel. Es scheint uns, dass sich das Objekt hinter dem Spiegel befindet. Dies ist das virtuelle Bild des ursprünglichen Objekts und fungiert als virtuelles Objekt für unsere Augen, die ein reales Bild auf der Netzhaut erzeugen.

Auch hier ist mein Zweifel, ob dies nur eine Illusion ist, die unser Gehirn wahrnimmt? Dass unser Gehirn das Licht nur geradlinig nach hinten verfolgt, auch wenn der eigentliche Strahl durch Brechung, Reflexion oder ähnliches gebogen wird? Unser Gehirn würde die Strahlen zu einem virtuellen Objekt verfolgen, das in Ermangelung jeglicher Brechung oder Reflexion zufällig das reale Objekt ist. Angesichts dieser Phänomene ist dieses virtuelle Objekt ein Abbild des realen Objekts, das sich woanders befindet. Ist das nur eine Illusion.

Gibt es einen besonderen Grund, warum unser Geist Objekte wahrnehmen kann, indem er das Licht in einer geraden Linie rückwärts verfolgt? Aus irgendeinem Grund verfolgt unser Gehirn nicht den tatsächlichen Weg des Lichts, sondern nur das Licht, das unsere Augen in einer geraden Linie erreicht.

Die scheinbare Entfernung ist eine Frage der Wahrnehmung des menschlichen Gehirns ... ob es einen dazwischenliegenden (Spiegel / Linse / massives Objekt) Einfallswinkel / Brechungsindex / relative Masse gibt, der sich auf das betreffende Phänomen bezieht (Elektromagnetismus / Licht / Gravitation) und bald..
Wie um alles in der Welt kann die Netzhaut wissen, woher das Strahlenlicht ursprünglich kam? Die einzige Information, die es hat, ist der Winkel, in dem es in das Auge eingetreten ist! Die Vergangenheit des Lichtstrahls ist nicht zu erahnen !

Antworten (3)

Nach der Reflexion scheinen die Strahlen in die Richtung zu kommen, in der sie es tun würden, wenn sich links ein Objekt befände.

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Das Gehirn wählt die wahrscheinlichste Ursache dafür, dass die Strahlen in diese Richtung kommen – und das ist, dass sich auf der linken Seite ein Objekt befindet.

Warum das genau so ist, ist eine psychologische Frage, aber als sich die Menschen entwickelten, gab es keine Spiegel, obwohl die Brechung im Wassereffekt oder die Reflexion von stillen Pools hätte gesehen werden können.

Wenn wir also eine Situation haben, die anhand des obigen Diagramms erklärt werden kann, wird das Gehirn in gewisser Weise immer automatisch annehmen, dass sich das Objekt auf der linken Seite befindet. Es handelt sich also um ein rein psychologisches Phänomen ?
@RayPalmer, ja, das ist der erste Eindruck, obwohl wir erkennen, dass es sich um eine Reflexion handelt, wahrscheinlich aufgrund von Unvollkommenheiten des Bildes und unseres Wissens über den Rest der Umgebung, könnte es auch eine interessante Frage für Psychology Stack Exchange sein, falls vorhanden ist ein...
@wizzwizz4 danke, hoffentlich sieht Ray es.
@RayPalmer Es gibt eine Psychologie und Neurowissenschaften .
@JohnHunter ja, ich werde dort bald eine Frage stellen, obwohl ich mich fast davon überzeugen kann, dass das Gehirn, da es den Lichtweg nicht direkt verfolgen kann, davon ausgeht, dass das Licht in einer geraden Linie kam. Deshalb sehen wir, wie sich der Bleistift unter Wasser verbiegt oder einfache Reflexionen im Spiegel und so weiter. Wir können aber auch Spiegelungen mit einer Kamera fotografieren. Die Kamera hat keinen Wahrnehmungssinn, sie ist nicht bewusst.
@JohnHunter Und doch, wenn Sie ein Spiegel-Selfie oder ähnliches machen, prallt das Licht vom Spiegel ab und erreicht die Kamera. Wenn Sie jedoch auf dem Foto die Begrenzung des Spiegels ausblenden, können Sie nicht erkennen, ob es sich um ein Spiegel-Selfie oder um ein direktes Selfie handelt. In gewisser Weise „nimmt“ die Kamera an, dass das Licht auch in einer geraden Linie kam, dh hinter dem Spiegel !
@RayPalmer, ja, es ähnelt dem Auge im Diagramm. Die scharfgestellten Objekte sind diejenigen, an denen sich die gestrichelten Linien kreuzen. Sowohl in das Auge als auch in die Kamera treten Strahlen ein, die von einem Objekt an einem Punkt stammen könnten, an dem sich die gestrichelten Linien treffen. Es gibt für beide keine Möglichkeit, die wahren Wege dieser Strahlen zu „kennen“. Alles Gute damit.
„Warum genau usw. …“ – auf dieser Ebene nichts wirklich Psychologisches, so funktioniert das Vision-System. Das Gehirn auf dieser Ebene ist eine statistische Vorhersagemaschine. Fehlt ein Prior, wird der Strahl so interpretiert, als käme er direkt vom Objekt. Und die unteren Ebenen der Rekonstruktion haben keinen schnellen vorherigen Rückkopplungsmechanismus. Das Wissen, dass es eine Badewanne mit Wasser gibt, ist weit über dem visuellen Kortex integriert. Jede optische Täuschung nutzt dies. Glücklicherweise gehört das Vision-System zu den am besten verstandenen (was nicht viel ist, aber genug, um dies mit Zuversicht zu sagen).

Die Augen können nur die Strahlen wahrnehmen, die in das Auge eintreten. Beim Betrachten von Objekten unter Wasser durch die flache Frontplatte einer Tauchermaske werden die in die beiden Augen einfallenden Strahlen am Glas gebrochen, und das betrachtete Objekt erscheint näher als es tatsächlich ist.

ja, das liegt daran, dass das Objekt durch das Glas ein Bild erzeugt. Dieses Bild fungiert dann als virtuelles Objekt, das sein Bild auf der Netzhaut bildet. Das Gehirn glaubt, dass dieses Bild I' das wirkliche Objekt ist, während es nichts als ein Bild des ursprünglichen Objekts ist. Ich frage mich nur, warum das passiert
Wenn wir beispielsweise vor einem See stehen und im Hintergrund ein Berg ist, sehen wir nicht nur den Berg direkt, sondern auch die Spiegelung des Berges auf dem See. Unser Gehirn interpretiert diese als zwei getrennte Einheiten, obwohl der Berg im See nichts anderes ist als das Spiegelbild des eigentlichen Berges.
Dies liegt daran, dass unser Gehirn die Strahlen, die unsere Augen erreichen, direkt rückwärts verfolgt, wie im Diagramm in der anderen Antwort gezeigt. Deshalb wird der Ort, an dem sich die Lichtstrahlen getroffen hätten, wenn sie in einer geraden Linie nach hinten verlängert worden wären, als Objekt „wahrgenommen“, obwohl der wirkliche Lichtstrahl hier und da in der tatsächlichen Bahn gebogen sein könnte.
Ist das rein psychologisch oder ist hier echte Physik im Spiel? Unser Gehirn nimmt Reflexionen eines Objekts als getrennt vom Objekt selbst wahr. Das ist der Grund, warum wir überhaupt Reflexionen sehen.
@RayPalmer Es ist einfach nicht möglich, den Weg zu kennen, den das Licht genommen hat. Alles, was wir wissen, ist seine Richtung, wenn es auf das Auge trifft, und das Beste, was das Gehirn tun kann, ist anzunehmen, dass es in einer geraden Linie kam, weil sich Licht normalerweise so ausbreitet.
@Barmar, also ist es eine reine Gehirnsache. Der einzige Grund, warum wir Reflexionen und ähnliches sehen (wahrnehmen), ist, weil das „Gehirn“ davon ausgeht, dass Licht in einer geraden Linie kam. Ist das ungefähr richtig?
Der einzige Grund, warum wir ALLES wahrnehmen, ist, weil das Gehirn Annahmen trifft.
Es gibt viele Fälle, in denen die Annahmen falsch sind. Diese werden als „optische Täuschungen“ bezeichnet.

Nachdem ich die wunderbaren Antworten und Kommentare durchgesehen und noch etwas gelesen habe, denke ich, dass ich es geschafft habe, einige meiner Zweifel auszuräumen.

Stellen wir uns folgendes Szenario vor.

Ich stehe vor einem See. Hinter dem See ist ein Berg.

Die Lichtstrahlen des Berges erreichen mein Auge und bilden ein Bild auf der Netzhaut. Mein Gehirn interpretiert dies, indem es davon ausgeht, dass das Licht direkt vom Objekt zu meinem Auge gelangt ist (was in diesem Fall der Fall war), und ich nehme den Berg in meiner Vision wahr.

Nehmen wir nun an, die Lichtstrahlen prallen von der Seeoberfläche ab und erreichen mein Auge. Auch hier entsteht ein Bild auf der Netzhaut. Das Gehirn geht davon aus, dass das Licht direkt, in gerader Linie, vom Objekt zur Linse gewandert ist, obwohl das Licht in Wirklichkeit reflektiert wurde und somit seinen Lauf geändert hat. Mein Gehirn nimmt ein Objekt wahr, das sich im See befindet. Das ist nichts anderes als das virtuelle Bild, die Spiegelung des Berges auf dem See, das als virtuelles Objekt für mein Auge fungiert.

Das Gehirn geht immer davon aus, dass die Lichtstrahlen in gerader Linie direkt vom Objekt zu unseren Augen gekommen sind, und deshalb sehen wir Phänomene wie Reflexion, Bleistiftkrümmung unter Wasser und so weiter. Im Falle einer Reflexion prallt Licht von unserem Körper vom Spiegel ab und erreicht unser Auge. Unser Gehirn geht davon aus, dass sich hinter dem Spiegel ein Objekt befindet, von dem dieses Licht kam. Wir nehmen also ein Objekt hinter dem Spiegel wahr. Was ist dieses Objekt? Unser Spiegelbild!

Betrachten Sie nun eine Kamera. Wenn wir den Bergsee fotografieren, sehen wir sowohl den Berg als auch die Spiegelung in der Kamera. Beachten Sie, dass wir bei vollkommen ruhigem Wasser und ohne seitliche Referenzen auf dem Foto nicht erkennen können, welches das echte Objekt und welches die Reflexion ist. Denken Sie daran, dass das virtuelle Bild als virtuelles Objekt fungiert. Unser Gehirn bringt uns einfach dazu zu glauben, dass dies das echte Objekt ist.

Nun war meine Frage, warum können wir auf dem Kamerafoto die Spiegelung des Berges auf dem See sehen. Unser Gehirn geht davon aus, dass sich Licht auf einem geraden, direkten Weg ausbreitet, und so könnten wir wahrnehmen, dass sich unter dem See ein Objekt befindet, dh die Reflexion oder das virtuelle Bild. Allerdings ist die Kamera nicht bewusst. Wenn also die Spiegelung im See auf dem Foto sichtbar ist, bedeutet das, dass die Kamera davon ausgeht, dass sich ein echtes Objekt unter Wasser befindet? Behandelt die Kamera dieses virtuelle Bild auch als reales Objekt?

Die Antwort ist ein klares NEIN!

Die Kamera nimmt das Bild auf, mehr nicht. Unser Gehirn zeichnet das Bild auf der Netzhaut auf und analysiert es, um uns ein Sehgefühl zu vermitteln, ein Gefühl dafür, wo sich das Objekt befindet. Eine Kamera tut nichts dergleichen. Es nimmt das Bild auf und fertig! Es gibt keine Wahrnehmung oder Analyse.

Die Spiegelung des Berges erscheint im Bild, denn als er von der Oberfläche des Sees abprallte, drehte er sich auf den Kopf, bevor er die Kamera erreichte. Die Kamera nimmt dieses Bild einfach auf und druckt es aus. Es zieht keinerlei Rückschlüsse auf die Position der Objekte - das macht unser Gehirn!

Und da unser Gehirn davon ausgeht, dass Licht auf einem geraden Weg direkt vom Objekt zur Linse unserer Augen wandert, erscheinen uns der Berg und seine Spiegelung im See als „zwei getrennte“ und „unterscheidbare“ Objekte!

Beim Sehen sehen bzw. nehmen wir die „Objekte“ wahr, die ein Bild auf unserer Netzhaut bilden. Im Falle eines Kamerafotos sehen wir das Bild, das sich in der Kamera gebildet hat, dh das Bild, das sich auf der Netzhaut gebildet hat.

Vieles davon scheint richtig zu sein, und es ist großartig, dass alles Sinn macht. Die Lichtstrahlen des Berges gelangen auf zwei verschiedenen Wegen in unser Auge bzw. in die Kamera. Beide sind tatsächlich reale Bilder, in dem Sinne, dass sie beide ein reales Bild auf der Netzhaut erzeugen und beide gleichermaßen gültig sind. Wie Sie sagen, ist es unser Gehirn, das uns erkennen lässt, dass der auf dem Kopf stehende Berg nicht die übliche Art ist, wie wir einen Berg wahrnehmen. Obwohl wir auf unseren Köpfen stehen könnten, könnte es passieren, dass das auf dem Kopf stehende Bild vom "echten" Berg ohne Spiegelung stammt. Sie haben also Recht, das Gehirn muss die Bilder interpretieren.
Das alles erinnert mich an einen alten Comedian Harry Worth, der das Foto unter diesem Link zu Beginn seiner Show mit Hilfe eines Schaufensters machen ließ – es war eigentlich ein bewegender Film, er konnte anscheinend beide Beine gleichzeitig in die Luft heben Zeit! en.wikipedia.org/wiki/Harry_Worth
@JohnHunter ja! und darüber hinaus ist es das Gehirn, das Tiefe hinzufügt, was eine Kamera nicht tut. Angenommen, es gibt ein Objekt, das sich nicht direkt in unserer Sichtlinie befindet, aber das Licht dieses Objekts wird von einem Spiegel reflektiert und erreicht uns. Auf unserer Netzhaut gibt es ein 2-D-Bild der Umgebung, des Spiegels und auch des Objekts (auf dem Spiegel). Was unser Gehirn tut, ist, sagt es, nun, die Realität muss genauso aussehen wie das Bild, das sich gebildet hat, und alle Objekte müssen in einer geraden Linie von uns weggehen. Unser Gehirn geht also davon aus, dass das Objekt auch vor uns sein muss, obwohl es das eigentlich nicht ist.
Unser Gehirn geht also davon aus, dass sich das Objekt im Spiegel befindet, und das sehen wir. In gewissem Sinne fügt es dem 2-D-Bild, das sich auf der Netzhaut bildet, nur Tiefe hinzu. Ich denke, so funktioniert Sehen. Das Gehirn überzeugt uns zuerst davon, dass das Bild, das sich auf der Netzhaut bildet, genau so sein muss, wie die Welt aussieht. Angenommen, das Buch ist für uns nicht direkt sichtbar, sondern durch einen Spiegel. Das Buch ist also da, in dem Bild, das sich auf der Netzhaut bildet. Das Gehirn sagt uns, nun, da es ein Bild eines Buches auf der Netzhaut gibt, muss es ein Buch in unserer Sichtlinie geben.
Und dieses Buch ist das Spiegelbild des Originals im Spiegel. Unser Gehirn fügt dem auch Tiefe hinzu, und so scheinen die Reflexionen tief im Spiegel zu sein. Wenn es eine Kamera wäre, hätte sie einfach das entstandene Bild gedruckt. Deshalb haben Spiegelbilder keine Tiefe. Wenn wir ein Spiegel-Selfie machen, scheint es, als wäre unser Spiegelbild auf der Oberfläche des Spiegels. Aber wenn wir in einen Spiegel schauen, würde unser Spiegelbild etwas tiefer im Inneren erscheinen.
Das scheint alles richtig zu sein, aber nur um hinzuzufügen, dass die Frage der Tiefe darauf zurückzuführen ist, dass wir zwei Augen haben. Wenn wir eines abdecken, dann ist es ähnlich wie bei der Kamera, es könnte wahrscheinlich mit Strahlendiagrammen gezeigt werden, dass die scheinbare Tiefe im Spiegel die gleiche sein wird wie für das ursprüngliche Objekt. Wie @kkm in einem Kommentar erwähnte, können wir wahrscheinlich ohne psychologischen Input aus dem Gehirn auskommen, um die meisten dieser Dinge zu erklären. Interessante Frage, alles Gute damit.
Wie nehmen wir die Objektentfernung in Refraktion/Reflexion wahr?
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