演示实验报告

普氏摆与普尔弗里效应

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1,、概述：

当一个用绳子悬吊的重摆在一个平面内作往复摆动时，如果用一块茶色镜遮住一只眼睛，我们同时睁眼看到的运动摆的轨迹就会从单摆轨迹变成椭圆形轨迹，此时我们可以看到小球不止左右摆动，还能自由前后运动[1]。这个模型装置我们成为普氏摆。实际上，人之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自独立地看景物。两眼有间距，造成左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑将两眼的图像合成，在大脑中产生有空间感的视觉效果。在这个实验中，摆球在一平面内作往复的单摆运动。当观察者通过茶色镜片观看摆球时，由于茶色镜片会延迟知觉(约0.01秒)，单摆自左向右摆动时看起来是向前(靠近)摆动，自右向左摆动时似乎向后(远离)摆动，当把茶色镜片放在左眼，左眼的视觉就会“延迟”，当

“摆”由右向左运动时，视觉成像点跑到了后面，当“摆”

由左向右运动时，视觉成像点跑到了前面，看上去就好像在

顺时针运动，同时近处物体移动的速度看起来比远处物体移

动速度要快，视觉的延迟导致左右眼视点不能重合，较近的

物体看起来好像是跳出了平面而成为立体图像，即大脑将此

种情形解释为单摆朝某个方向发生了位移。这种效应即称为

普尔弗里效应[2]。

1，背景调研：实验所涉及问题

1922年，德国物理学家Carl Pulfrich发现了人眼的一个生理现象，当一个用绳子悬吊的重摆在一个平面内作往复摆动时，如果用一块茶色镜片遮住一个眼睛，我们同时睁眼看到的这个运动摆的轨迹就会从单摆轨迹变成椭圆形轨迹，普氏摆之谜至今没有被完全解开。一大批科学家试图解开这一神奇的人眼视觉生理现象的谜题，然而至今仍未得到满意的解释。虽然普氏摆之谜没有被完全解开，但它带给人们两个值得关注的问题。一方面，它启发人类，如果眼镜镜片有颜色的差异，那必须格外小心，因为此时人眼的轨迹判断存在较大的误差；另一方面，人们可以利用普氏摆现象发明一种眼镜，它可以在平面显示器上模拟出立体的效果[1]。

在发展应用上，一方面，它常被用来作为科学演示，在许多博物馆中基本都会有它的身影。另外，它具有极大的商业价值。普尔弗里效应是Circlescan-4D的核心，这是美国加州一家公司开发的一项创新性技术。目前，摄影师为了在屏幕上向观众显示三维视觉画面，必须用双画面接收系统拍摄镜头，然后再进行一定专业处理，但观众必须佩戴一种特殊的眼镜即偏振片才能将图像分离到每只眼睛的视网膜上，立体显示系统的复杂导致三维立体市场狭小。现在市场上的3D影片，如果用裸眼看，是非常模糊的，与之不同，Circles4D的优点是裸眼看原始影片时也是正常的，这就意味着电影既可以用2D的方式进行观看，也可以通过戴上特制眼镜（一面含灰滤光片）——观看立体电影。此外，该特制镜片的制造成本也非常低[4]。

要求调研充分，引用确凿。推荐使用“天津大学图书馆”《知网》等数据库进行文献调研和查询。

2，详尽论述：实验所涉及的物理本质或相关问题的论述，与其他有关现象的联系等等

普尔弗里效应中我们产生的视觉错觉其实是由人体眼睛的知觉机构和大脑的神经结合造成的，当摆球从左向右摆动时，左眼通过茶色镜片看到的是摆球较暗的图像（因为被滤光的眼睛中的刺激亮度衰减，该只眼睛的视觉反应潜伏期延长约几百分之一秒）。在某一时刻，右眼看到的是被照亮的影

像，同一时刻，左眼看到的是延缓影像，两条视线会聚的位置即摆球出现的位置，该位置离摆球实际的位置有一定的距离，且要远一些，当摆球从右向左摆动时，同理，左右眼视线会聚的位置即摆球出现的位置比实际位置要近

一些，因此，当摆球来回摆动时，我们看到的摆球轨迹似乎是椭圆形轨迹

[4]。

还有一个效应：当摆球在远处时看起来大，在近处时看起来小[4]。我们知道，物体的大小至少会受到两个因素的影响，分别是：物体在视网膜映像的大小和物体的表现距离。对于一物体，若在视网膜上成像较大，则我们认为它比较大，若在视网膜上成像小，则我们认为它比较小。而对于视网膜上映像一般大的物体，我们则认为较远的物体较大。

我们可以利用普尔弗里效应对一些事物进行分析[3]。比如，当司机在驾驶时，若两只眼睛所接收到的光线强度不同，就容易对周围物体如移动的汽车、静止的障碍物的位置产生错误的判断，从而发生碰撞事故。再如，打开电视，选取没有节目的频道，屏幕上就会出现电视雪花，这时，如果拿滤光镜靠近一只眼睛，人就可以观察到雪花图案会在不同深度上分成两个薄层，而且，这两个薄层向相反的方向运动[4]。

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3，总结与展望

普尔弗里效应的发现给人们提出了新的问题，也促使着人们去不断探索找到解决问题并加以利用的方法。伴随着人们对普尔弗里效应的研究，它的神秘面纱正被逐渐揭开。它不仅可以帮助人们在一些实验中规避一些视觉问题，还可以在生活中被利用，从而方便人们生活，提高人们的生活质量，它的商业潜力也是非常巨大的，随着3D影业的发展，相信在不久的将来，利用普尔弗里效应制成的镜片会逐渐普及，让每个人都能体验到它的魅力。

4，参考文献

[1]罗春霞，神秘的普氏摆，中国高新技术企业，24,2008

[2]王振朝，周阳，周玉，张自力，董爱国，王亚芳，普氏摆运动规律研究，物理实

验，34，2014

[3]汪亮，邱锦辉，杨仲乐，普氏摆现象形成机制的探讨，现代生物医学进展，

07,2010

[4]孙为民，刘宪国，（Pulfrich）普尔弗里希现象分析，高师理科学刊，25,2005

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报告基本要求：

a，每人选取一个实验进行调研，如未选择，按照选课次序分配。b，禁止从引文中拷贝粘贴整句、整段内容。

c，调研文献数量3篇以上。

d，报告篇幅要求1000字以上（不含图片、公式、非中文字符）。e，格式按照模板统一撰写。