The Best Of

Physics on Stage

3

A něco navíc …

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 2

Simple Experiments on the Physics of Vision

• Jednoduché a pochopitelné experimenty s kartičkou z černého kartonu a špendlíkem.

• Doprovozeno několika optickými klamy …

• … ale především kvalitním výkladem

Adolf Cortel

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 3

Co plave v oku?

• Do kartičky vyrobíme velmi malý otvor a pozorujeme jasnou plochu (plátno, obloha).

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 4

Co plave v oku?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 5

Co plave v oku?

• Do kartičky vyrobíme velmi malý otvor a pozorujeme jasnou plochu (plátno, obloha).

• Při troše štěstí vidíme „provázky“ z „koleček“ – buňky, které v oku plavou. Proč je (obvykle) bez kartičky neuvidíme?

• Co pozorujeme při pohledu do místnosti? Proč je zhoršené (nebo vůbec žádné) barevné vidění?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 6

Přizpůsobení oka dopadajícímu světlu

• Jedno oko zakryjeme dlaní a před druhé přiložíme kartičku s otvorem. Skrz něj se podíváme do jasné plochy a odkryjeme a případně zase znovu zakryjeme druhé oko.

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 7

Přizpůsobení oka dopadajícímu světlu

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 8

Přizpůsobení oka dopadajícímu světlu

• Jedno oko zakryjeme dlaní a před druhé přiložíme kartičku s otvorem. Skrz něj se podíváme do jasné plochy a odkryjeme a případně zase znovu zakryjeme druhé oko.

• Proč se otvor rozšiřuje a zužuje?

• Jaký je rozdíl oka proti fotoaparátu (co do přizpůsobení dopadajícímu světlu)?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 9

• Zaostřujeme s jedním okem zavřeným (zakrytým) vzdálený a blízký objekt.

• Pokusíme se o totéž přes kartičku s otvorem (druhé oko je stále zavřené)

Hloubka ostrosti

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 10

Hloubka ostrosti

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 11

Stín špendlíku

• Umístíme kartičku s otvorem blízko k oku a pozorujeme např. bílé pozadí. Mezi oko a kartičku vložíme hlavičku(!) špendlíku.

• Měli bychom vidět jak rozostřený stříbrný špendlík i jeho stín.

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 12

Proč je stín obráceně?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 13

Můžeme vidět cévy v oku?

• Světlo do buněk v oku dopadá až poté, co projde přes řadu buněk včetně cév. Proč je nevidíme?

• Zviditelníme cévy tak, že při pohledu do jasné plochy budeme s kartičkou rychle hýbat.

• Směr zviditelněných cév souvisí se směrem pohybu kartičky

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 14

Oko není objektivní přístrojSetrvačnost světločivných buněk I:

Pozorujte upřeně křížek a pak přesuňte pohled do bílé plochy

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 15

Oko není objektivní přístrojSetrvačnost světločivných buněk II:

Pozorujte upřeně střed a pak přesuňte pohled do bílé plochy

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 16

Oko není objektivní přístrojSetrvačnost světločivných buněk III:

Pozorujte upřeně křížek vlevo a pak přesuňte pohled napravo

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 17

Oko není objektivní přístrojSetrvačnost světločivných buněk IV:

Pozorujte upřeně střed, kruh se začne zmenšovat. Pak přeneste pohled na bílou plochu

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 18

Oko není objektivní přístrojZvýrazňování kontrastu I:

Každý čtverec má stejnou barvu po celé své ploše, přesto se barvy u hran zdají být rozdílné proti středům.

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 19

Oko není objektivní přístrojZvýrazňování kontrastu II:

Menší obdélníky jsou jednobarevné, ve velkém intenzita šedi narůstá přibližně lineárně

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 20

Oko není objektivní přístrojOrientace podle okolí I:

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 21

Oko není objektivní přístrojOrientace podle okolí II:

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 22

Oko není objektivní přístrojDomýšlení obrazu mimo žlutou skvrnu:

Hermannova mřížka - Kolik teček je černých?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 23

Vidí žlutá skrvrna nejlépe?

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 24

Uspořádání tkání v oku

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 25

Citlivost světločivných buněk

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 26

Barevná citlivost čípků

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 27

Vzdálenost světločivných buněk

L l = 20mm

y d

dlL

y

L

y2

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 28

Beautiful Physics and Life

Die Physikanten

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 29

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 30

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 31

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 32

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 33

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 34

Co je fraktál

• „Struktura, která svůj charakteristický znak upakuje uvnitř sebe“ (a tak dokolečka)

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 35

Fraktály

• Krátké vysvětlení, co jsou fraktály

• Několik matematických exemplářů

• Několik uměleckých exemplářů

• Několik biologických exemplářů

• Jeden experiment za všechny

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 36

Kochova křivka

http://www.arcytech.org/java/fractals/koch.shtml

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 37

Sierpinského trojúhelník

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 38

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 39

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 40

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 41

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 42

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 43

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 44

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 45

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 46

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 47

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 48

Fraktálové struktury v přírodě

Broccoli Romanesco

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 49

Fraktálové struktury v přírodě

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 50

Fraktálové struktury v přírodě

Brassica oleracea botrytis

aneb

květák

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 51

Fraktálové struktury v přírodě

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 52

Fraktály se zrcadly

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 53

20. 5. 2004 Jan Koupil, Peter Žilavý - To nejlepší z POS3 54

Zdroje

• POS 3: Physics Education 1/2004 http://ej.iop.org/links/q86/59GZm2W1SuZx5rTg7,Chjw/pe4_1_m01.pdf Fraktály:

• Experimenty Physics of Vision: Adolf Cortel – POS 3• Optické klamy: http://cat.rulez.cz/klamy.htm• Informace o oku: Valentovy slidy z vědecké fotografie

• POS 3: Beautiful Physics and Life http://opal.physik.uni-bonn.de/~mkobel/pos/isc/pos3/bewerbungen/Hienz/physikanten03.pdf

• Stránka autorů: http://www.physikanten.de/ • Kochova křivka: http://www.arcytech.org/java/fractals/koch.shtml• Video – Mandelbrot: http://math.bu.edu/DYSYS/movies.html• Umělecké fraktály http://www.fractalus.com/ifl/ nebo http://www.fractalus.com/cgi-bin/

glist• A mnoho dalších webových zdrojů…