Station X: Optische Täuschungen

Nutzungsvorschläge und Hintergrundinformationen:

Bei dieser Station ist es insbesondere bei jüngeren Kindern ratsam, dass eine erwachsene Person den Kindern passende Impulse zu den einzelnen sogenannten optischen Täuschungen gibt, damit die Kinder auch die „Täuschung" erkennen können.
Die Station kann auch unabhängig vom restlichen Sinnespark als eigene Einheit v. a. für ältere Schüler genutzt werden.
Es empfiehlt sich, die einzelnen Tafeln in Kleingruppen zu betrachten und eventuell das, was man sieht, aufschreibt. Die Lineale (30cm und Geometriedreieck) dienen als Hilfsmittel, um die wirkliche Darstellung zu beweisen.

Im Folgenden werden die einzelnen Bilder der Reihenfolge nach beschrieben, wie sie der Betrachter sieht und wie sie in Wirklichkeit sind:

1.1. Die beiden Linien, die das Strahlenbündel schneiden, erscheinen von der Mitte aus gekrümmt. (Hering´scheTäuschung 1861)
In Wirklichkeit sind die beiden Linien genau parallel und gerade.
Test: Ganz flach von der Seite in Richtung der beiden Geraden blicken!
Die optische Täuschung beruht auf der Wechselwirkung der sich schneidenden Linien bzw. Linienbündel. Das komplexe Linienbündel bewirkt eine scheinbare Krümmung von Linien, die das Bündel queren.

1.2. Das über dem Linienbündel liegende Quadrat erscheint vom Strahlenzentrum ausgesehen aufgebläht.
In Wirklichkeit sind die Kanten des Quadrats absolut gerade.

1.3. Die Kanten des Quadrats, das über einer Ansammlung konzentrischer Kreise liegt, werden vom Zentrum aus scheinbar nach innen gekrümmt.
In Wirklichkeit sind auch diese Seiten des Quadrats gerade.
Diese Täuschung kann mit dem Gesetz der Prägnanz, dem Streben unserer Sinne nach einer prägnanten Gestalt erklärt werden: Unser Wahrnehmungssystem „sehnt sich" nach rechten Schnittwinkeln. Diesen Wunsch erfüllt es sich so gut als möglich selbst, indem es die Orientierungsempfindung abändert und die Linien entsprechend kippt. Da dieser Kippprozess gleichzeitig an allen Schnittpunkten stattfindet, entsteht der Gesamteindruck einer gekrümmten Linie.

1.4. links: Die Geraden erscheinen gegeneinander gekippt und gleichzeitig gebogen.
rechts: Die durchgehenden horizontalen Linien erscheinen ebenfalls gegeneinander gekippt. (Zöllner´sche Täuschung)
In Wirklichkeit sind die Linien alle parallel zueinander
Die abwechselnd angeordneten kleinen Quersprossen bewirken die Täuschung unseres Gehirns. Unser Wahrnehmungssystem ist wieder bestrebt, rechte Winkel zu sehen. Daher werden die durchgehenden Linien senkrecht zum Lot der Querstreben hingekippt, was die Täuschung bewirkt.

2.1. Es scheint so, als würden die Buchstaben schräg stehen. (Fraser´sche Täuschung)
In Wirklichkeit stehen sie aber exakt senkrecht.
Durch die schräge Schraffur entsteht der Kippeindruck.
Durch Betrachten aus größerer Entfernung (15-20 Meter) verschwimmt die Schraffur und die Buchstaben werden real gesehen.

2.2. Hier betrachtet man die sogenannte Fraser-Spirale.
Es handelt sich nicht wirklich um eine Spirale, sondern um einzelne, konzentrische Kreise.
Test: Die einzelnen Kreise mit dem Zeigefinger nachfahren lassen!
Durch die Schraffur der Kreise erscheinen diese nach innen gewunden. (vgl. Ditzinger 1997, S.38ff)

3.1. Zu sehen ist die Gitterzeichnung eines nach dem Mathematiker L.A. Necker benannten dreidimensionalen Würfels.
Wenn man den Würfel einige Zeit genau betrachtet, beginnt er plötzlich wie wild im Raum hin und her zu springen. Ein einfaches, ruhendes Bild wie dieser Necker-Würfel versetzt unseren Wahrnehmungsapparat in Bewegung. Wir erleben aber keinen Zusammenbruch unserer Wahrnehmung, sondern einen weiteren fantastischen Trick der Natur, Kompromisse zu schließen. In unserem Alltag strömen andauernd neue zahlreiche Umweltreize auf uns ein. Unser Wahrnehmungsapparat steht ständig vor der Aufgabe, zwischen diesen Reizen zu vermitteln, das Interessanteste herauszufiltern und gegebenenfalls zwischen mehreren Alternativen abzuwechseln, so wie hier beim Würfel geschehen.
Bei der Betrachtung von ambivalenten (doppeldeutigen) Bildern wird uns die Zeitlichkeit der Wahrnehmung besonders deutlich vor Augen geführt. Aus diesen Wahrnehmungsvorgängen bestätigt sich das Argument von Pöppel (1982), dass unser menschliches Gehirn immer nur einen Wahrnehmungsinhalt ins Bewusstsein rufen kann. Sobald uns eine neue Perspektive bewusst wird, verschwindet die alte vollständig. (vgl. Ditzinger 1997, S.75ff)
Dieses Phänomen kann den Kindern auch anhand der folgenden ambivalenten Bildern 3.2. bis 4.2. anschaulich verdeutlicht werden.
Wie lange dauert es bei den einzelnen Kinder, bis ihre Wahrnehmung umspringt?
Hilfe: Am Beispiel des jungen bzw. alten Mannes kann man den Kindern einen Trick verraten, den sie dann auch bei den anderen Personen anwenden können. Wenn man nämlich die untere Bildhälfte jeweils abdeckt, ist die eine Person leichter zu erkennen. Auch die Fixierung auf einen bestimmten Bildausschnitt erleichtert den Wahrnehmungswechsel.

3.2. Der junge Mann blickt nach rechts hinten und hat blondes Haar.
Der alte Mann schaut nach rechts und hat schwarze Haare. Beide haben einen Hut auf. Das Kinn des jungen Mannes ist zugleich die Nase des alten Mannes, die Haare des einen sind das Auge des anderen und das Halsband des einen ist der Mund des anderen.

3.3. Der Betrachter kann entweder eine nach links hinten blickende junge Frau oder eine nach links vorne blickende alte Frau wahrnehmen. Die Halskette der jungen Frau wird z.B. zum Mund der alten Frau.

3.4. Seht ihr einen Eskimo oder einen Indianer?
Die Lösung bei diesem semantisch ambivalenten Bild ist leicht erklärbar: Es handelt sich um zwei inhaltlich vollkommen verschiedene Wahrnehmungsalternativen, die sich optisch so ähneln, dass wir beide wahrnehmen. (vgl. Ditzinger 1997, S.83ff)

4.1. Wie viele Augen zählt ihr, wenn ihr diese Würfel betrachtet?
Die Kinder sehen je nach Wahrnehmungszustand drei oder vierundzwanzig Augen: 3*1 bzw. 4*6 Augen auf den Deckflächen der wahrgenommenen Würfel.
Unser Wahrnehmungssystem springt wieder in zeitlichem Wechsel mehrfach zwischen der Erkennung von drei und vier Würfeln hin und her. (vgl. Ditzinger 1997, S.78)

4.2. Ist der rote Punkt in der Schachtel oder außerhalb?
Auch hier gibt es zwei Betrachtungsweisen: Zeigen Deck- und Grundfläche der Schachtel nach links oben, so erscheint der Punkt außerhalb. Zeigen die beiden roten Flächen aber nach rechts unten, so befindet sich der Punkt scheinbar in der einen Seitenfläche. (vgl. Botermans/Slocum 1998, S.123)

Hintergrundinformationen:

Das Buch "Illusionen des Sehens" von Thomas Ditzinger - Südwestverlag bietet vielfältige Hintergrundinformationen oder Verknüpfungen zum Physikunterricht (Optik).
Es liegt im Lehrer-Betreuer-Zimmer auf.

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