Ogni illusione ottica ha il suo specifico funzionamento, ma secondo molti psicologi uno dei punti che le accomuna tutte è il tentativo del nostro cervello di fare previsioni: sulla base dell'esperienza quotidiana la nostra mente si crea delle aspettative che però non vengono rispettate nelle illusioni ottiche e quindi – inevitabilmente – si auto-inganna. Questo meccanismo di previsione avviene nel giro di pochissimo tempo: la luce colpisce la retina del nostro occhio e in un decimo di secondo il cervello si crea un'aspettativa e ci restituisce un'immagine che, nel caso delle illusioni ottiche, è distorta.

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La distorsione è dovuta alla presenza delle numerose linee blu che si intersecano nel mezzo dell'immagine, ma come accade esattamente? Secondo il fisiologo l'illusione è data dal fatto che il nostro cervello "sopravvaluta" l'angolo che si forma nei punti di intersezione tra le linee rosse e quelle blu, come se automaticamente facessimo un errore di calcolo che inganna la nostra mente e i nostri occhi. Secondo quanto sostenuto dal ricercatore Mark Changizi (Rensselaer Polytechnic Institute di New York) il nostro cervello, a causa delle linee che convergono nel centro, agisce come se noi fossimo in movimento. Quando normalmente ci muoviamo nello spazio e osserviamo gli oggetti mutano alcune cose: la cosiddetta "dimensione angolare" (ovvero la quantità di campo visivo occupata dall'oggetto), la velocità e il contrasto tra lo sfondo e l'oggetto che stiamo osservando. Ecco che quando ci approcciamo all'illusione di Hering le linee blu ci suggeriscono tutte queste mutazioni e il nostro cervello distorce l'immagine.

Quante volte ci è capitato di scontrarci con l'affascinante inganno delle illusioni ottiche? Immagini che sembrano essere in movimento anche se non lo sono, linee che sembrano curve quando in realtà sono dritte, insomma: molto spesso i nostri occhi e i nostri cervelli ci fanno sembrare delle cose che in realtà non esistono o che sono estremamente diverse da come le vediamo. Ma come funzionano le illusioni ottiche? E perché la vista ci inganna? Esistono tantissimi esempi diversi di strani effetti visivi, in questo articolo ne vediamo quattro con le relative spiegazioni.

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Interferenzversuche mit Glühlampenlicht sind deshalb immer nur mit einzelnen Wellenzügen eines Atoms möglich. Jeder Wellenzug erzeugt ein intensitätsschwaches Muster. Die räumliche Kohärenz erreicht man durch geeignete Blenden.

Il quarto tipo di illusione è detto "di completamento" perché ci fa vedere parti di immagini che in realtà non esistono. Quella che vedete a sinistra, in cui sembra esserci un triangolo equilatero bianco con un vertice che punta verso il basso, si chiama illusione del triangolo di Kanizsa ed è stata descritta dallo psicologo e pittore italiano Gaetano Kanizsa nel 1955. Anche in questo caso il nostro cervello immagina cose dove non esistono: essendo abituato a riconoscere forme che si staccando dallo sfondo, in casi come questo inventa l'esistenza di un triangolo. A destra invece ‘è illusione di Ehrentein, dal nome dello psicologo che la studiò, che si basa su un meccanismo simile alla precedente: vediamo un quadrato suddiviso in sedici piccoli quadrati tra i quali è possibile vedere dei cerchi (nella zona centrale) rettangoli e quadrati bianchi (nelle zone laterali), ma in realtà questi oggetti appaiono perché li immaginiamo staccarsi dallo sfondo, anche se non ci sono.

Questa illusione è nota anche come "illusione del contrasto simultaneo" e anche in questo caso è il cervello a farci qualche scherzo: interpreta le due estremità come se avessero illuminazione diversa a causa dello sfondo sfumato e quindi ci fa pensare che all'estremo sinistro ci sia più luce che all'estremo destro.

Le illusioni visive possono essere suddivise sulla base delle cause che le producono. In particolare si distinguono in: a) puramente ottiche se sono generate da cause che non dipendono dalla fisiologia dell'uomo, ma da fenomeni ottici; b) cognitive quando sono prodotte dalla modalità in cui il nostro cervello distorce quanto viene osservato; c) percettive se dipendono da questioni fisiologiche dei nostri occhi.

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Die Glühwendel der Lampe wird elektrisch geheizt. Durch die hohe Temperatur "Wackeln" die Atome des Metallfadens sehr stark. Dabei werden die Elektronenhüllen auf höhere Energieniveaus angehoben. Nach einer gewissen Zeit geht die Elektronenhülle wieder in die energieärmere Position zurück. Dabei schwingt die Hülle und strahlt eine elektromagnetische Welle ab, welche die Anregungsenergie abtransportiert. Das nennt man "spontane Emission".

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Se la barra orizzontale nell'immagine qui sopra vi sembra essere sfumata sappiate che è tutto normale: state facendo esperienza dell‘illusione del gradiente. In realtà il rettangolo centrale è tutto dello stesso colore: se provate a isolare la sua figura (come vedete qui sotto) la colorazione unitaria diventa palese.

Verwendet man zum Betrieb des Michelson-Interferometers das Licht einer Glühlampe, so stellt man fest, das der Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen nicht zu groß sein darf. Ab einem Gangunterschied von ca. einem tausendstel Millimeter verschwindet das Interferenzmuster.

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Ci si meraviglia sempre di quanto cervello e occhi possano ingannarci davanti a un'illusione ottica. Ma come funzionano alcuni degli effetti illusori più noti?

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Questo genere di illusione ottica viene utilizzato moltissimo nella Optical Art, un movimento artistico sviluppatosi tra gli anni sessanta e settanta del secolo scorso.

Partiamo da un'illusione cognitivo-geometrica che prende il nome di Ewald Hering, il fisiologo che nel 1861 la scoprì. Come visibile dall'immagine qui sopra ci sono due linee rette (quelle in rosso) che ci appaiono distorte, curve, anche se – come vedete nell'immagine qui sotto – non lo sono.

Quella che state osservando è l'illusione ottica nota come "the rotating snakes" ovvero "i serpenti rotanti" ed è stata sviluppata nel 2003 da Akiyoshi Kitaoka, professore di psicologia presso Ritsumeikan University di Kyoto. Fa parte del macro-gruppo delle illusioni percettive in movimento e questa in particolare è un esemplare di illusione ottica di deriva periferica. Funziona così: quando guardiamo l'immagine il punto centrale ci appare fermo, mentre i "serpenti", costituiti da bande di colore, sembrano muoversi seguendo la traiettoria di una circonferenza. Per di più se ci si fissa su una sola delle strutture "rotanti" solo questa ci apparirà ferma, mentre le altre nelle "periferia" del nostro sguardo continueranno a muoversi. Secondo gli studi di Alexander & Martinez-Conde del 2019 la velocità con cui vediamo muoversi i serpenti dipenderebbe dalla frequenza dei movimenti oculari micro-saccadici, ovvero quelli che (semplificando all'osso) consentono di spostare lo sguardo dalla periferia dell'immagine al punto di interesse.

LASER ist die Abkürzung für: "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Bei einem Laser ist die Emmission der em-Welle eines Atoms nicht spontan. Die von außen dauerhaft angeregten Atome emitieren, wenn sie durch eine andere em-Welle dazu angeregt werden. Dadurch "hängen sich die Wellenzüge aneinander". Das dabei ausgesendete Licht ist kohärent.

Wieso ist der Nachweis von Interferenz von Lichtwellen mit Licht von Glühlampen nur mit relativ komplizierten Versuchsaufbauten zu realisieren und mit Laserlicht ganz einfach? Das Licht eines Lasers scheint andere Eigenschaften zu haben als das einer Glühlampe.

Je nach Stärke der Anregung und Art des spontanen Rück-Übergangs schwingt die Elektronenhülle unterschiedlich, wodurch em-Wellen unterschiedlicher Frequenz ausgesendet werden. Weil die Emission spontan, also zufällig, ist, sind die Wellen der vielen verschiedenen Atome nicht koordiniert. Weil die Emission nur eine kurze Zeitdauer benötigt, werden kurze Wellenzüge von ca. [math]1000\,\rm nm-10.000\,\rm nm[/math][1] ausgesendet, die keine konstante Frequenz, sondern ein kleines Frequenzspektrum haben.

Generalmente un'illusione ottica è un qualsiasi inganno della nostra vista che si realizza nel momento in cui il nostro apparato visivo ci fa percepire cose che non esistono o cose che esistono diversamente da come ci appaiono. Esistono svariate tipologie di illusioni ottiche: i miraggi sono illusioni ottiche "naturali", ma possiamo avere anche illusioni prospettiche, geometriche o dovute al colore dell'immagine che stiamo guardando.