Большая советсткая энциклопедия Стробоскоп

Стробоскоп

Стробоскоп (от греч. strobos — кружение, беспорядочное движение и skopeo — смотрю), первоначально прибор-игрушка, представлявшая два диска, вращающихся на общей оси (рис. 1). На одном диске, как на циферблате часов, рисовались фигурки в различных фазах какого-либо повторяющегося процесса, например отдельные положения движения шагающего человека. Ещё один диск, скрепленный с первым, прорезан радикальными щелями, через которые можно видеть расположенные за ними картинки.

При вращении дисков зритель в смотровое окошко и сквозь щели вращающегося диска видит последовательно на короткие мгновения каждую из картинок и это расчленённое по времени на дискретные фазы движение объекта воспринимается им в виде слитного образа, совершающего непрерывное движение. Такое синтезирование единого зрительного образа движущегося предмета из последовательно предъявляемых через некоторые интервалы на короткое время отдельных его смещенных друг по отношению к другу изображений называется стробоскопическим эффектом 1-го типа.

Принцип действия древней игрушки был основан на фундаментальных свойствах аппарата человеческого зрительного восприятия, что позволило с успехом использовать его в ряде научных и технических применений. Так, на нём основано воспроизведение движущихся изображений в современной кинематографии и телевидении.

Стробоскопический эффект 2-го типа — иллюзия не движения, а, напротив, неподвижности предмета, на самом деле совершающего движения. При этом условием кажущейся остановки стробоскопически наблюдаемого предмета, совершающего периодическое движение с частотой f_o будет равенство или кратность этой частоты частоте стробоскопического освещения f_cтр.

Если, например, частота вспышек света, который освещает вращающуюся спицу (рис. 2), будет равна числу оборотов спицы за 1 сек, то спица будет освещаться каждый раз в одном и том же положении "О" (в одинаковой фазе кругового движения) и зрительно она будет казаться неподвижной. Если же частоту появления вспышек несколько уменьшить, то период между вспышками увеличится и за этот период спица будет совершать целый оборот, плюс поворот ещё на небольшой угол, следовательно, при каждой следующей вспышке она будет казаться немного сдвинутой в направлении вращения, последовательно в положении 1, 2,3 и т.д., т. е. она будет казаться медленно вращающейся в том же направлении, как это показано на рис. 2, а.

В том случае, когда частота вспышек немного больше числа оборотов спицы в сек, каждая последующая вспышка будет освещать спицу в положении, пока она не сделала ещё полного оборота, т. е. последовательно в положениях 0, 1, 2, 3... и т.д. (рис. 2, б), и она будет казаться медленно вращающейся в противоположную сторону от её реального движения. Такое же кажущееся обратное вращение спицы возникает и в случае, когда частота вспышек почти вдвое, втрое или вчетверо меньше вращения спицы. Это — т. н. стробоскопическая иллюзия, которую мы иногда видим в кино.

Следует заметить, что при частотах вспышек, кратных частоте вращения спицы, возникает удвоение, утроение, учетверение и т.п. увеличение кажущегося числа спиц, застывающих неподвижно на равных друг от друга угловых расстояниях по ходу её вращения.

Для использования стробоскопического эффекта требуются источники прерывистого освещения с регулируемой частотой. В настоящее время (последняя четверть 20 в.) для периодического пропускания света применяются всевозможные оптические и электронные затворы (например, Керра ячейка), а также источники импульсного освещения с регулируемыми параметрами. Приборы такого рода и называются собственно стробоскопами.

Развитие стробоскопических методов привело к созданию стробирования — выделения отдельной фазы движения какого-либо объекта путём пропускания света от него к глазу наблюдателя с определённой скважностью, чем достигается отделение этой фазы от мешающих наблюдателю др. фаз движения этого объекта или иных помех.

С. находят широкое применение во всех областях человеческой практики, связанных с использованием стробоскопического эффекта. Так, стробоскопический эффект 2-го типа применяется при изучении движения объектов с периодической структурой (вращающиеся диски, движущиеся линейки с делениями, колёса, валы и т.п.), его используют, например, в индикаторах угловых скоростей. См. также статьи Стробоскопические приборы, Стробоскопический метод измерений, Стробоскопия и лит. при них.

Н. Л. Валюс.