國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

懸浮方塊

看起來會懸浮在空中的怪異方塊

材料:剪刀、膠水
操作步驟與現象:

  首先,先點選觀看以下影片,可以看到似乎會懸浮在空中的怪異方塊。

觀看實驗影片(4.2M)

  這個操作是利用視覺的角度造成的視幻覺,將原來凹進去的中心,看成是凸出來的。例如圖一,方塊的中心是黑色的,看起來似乎是凸出來(靠近觀察者),但是實際的構造(圖二)是凹進去的(遠離觀察者)。

  製作本操作的方塊,請下載以下圖形,並依圖示組合成圖二的形狀。

(點選圖形下載PDF檔案,建議以較厚的紙列印)

原理:

  造成出這種視幻覺現象,主要必須製作出視覺上方塊應具備的角度。下圖A,是將三片正方形直接組合成方塊,紅色的中心點是凹進去,不會產生凸出來的視幻覺。而圖B,紅色的中心點看起來就是凸出來的,左右擺動時,可以看到似乎是懸浮在空中的方塊。

  仔細觀察圖A、圖B的差別;在視覺上,圖B的每個邊都是平行的,而圖A幾乎每個邊都沒有平行,這是造成視覺差異的最主要原因。因此,製作圖B的效果時,三個四邊形不能都是正方形,必須如提供下載的圖形,三個四邊形都有傾斜的角度。

叮嚀的話:

  製作完成後,在觀察時,閉著一隻眼睛,以單眼觀察比較明顯(如同轉頭恐龍,使用單眼觀察),或是用手機、照相機的螢幕觀察,會更明顯。另一方面,燈光最好直接對著中心點,讓立方體的每個面都很明亮,效果更佳。

  在教學時,可以指導學生討論,為什麼組成方塊的三個圖形,不能是正方形,而是有傾斜角度的四邊形?

參考資料:

 1. http://www.peterdahmen.de/pd_papierdesign.html#Illusion

 2. http://www.peterdahmen.de/Magic_Cube_Tutorial.pdf

 3. http://www.youtube.com/watch?v=E9I-Onwfqpo&feature=feedrec_grec_index

 4. http://www.youtube.com/watch?v=FlO7zCV0Ctg&NR=1&feature=fvwp