สโตรโบสโคป

เครื่องมือที่ใช้ในการทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงจรดูเหมือนว่ากำลังเคลื่อนที่ช้าหรือหยุดนิ่ง

ไฟแฟลชที่กะพริบในช่วงเวลาที่เหมาะสมอาจดูเหมือนหยุดนิ่งหรือย้อนกลับการเคลื่อนที่แบบเป็นวงจร

สโตรโบสโคปหรือที่เรียกอีกอย่างว่าสโตรบเป็นเครื่องมือที่ใช้ทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวัฏจักรดูเหมือนว่ากำลังเคลื่อนที่ช้าหรือหยุดนิ่ง สโตรโบสโคปประกอบด้วยแผ่นดิสก์หมุนที่มีช่องหรือรู หรือหลอดไฟ เช่น หลอดแฟลชซึ่งผลิตแสงแฟลชซ้ำๆ กันเป็นระยะเวลาสั้นๆ โดยปกติแล้ว อัตราของสโตรโบสโคปจะปรับได้ตามความถี่ต่างๆ เมื่อสโตรโบสโคปสังเกตวัตถุที่หมุนหรือสั่นสะเทือนที่ความถี่การสั่น (หรือค่าย่อยของความถี่การสั่น) วัตถุนั้นจะดูเหมือนหยุดนิ่ง ดังนั้น สโตรโบสโคปจึงใช้ในการวัดความถี่ด้วย

หลักการนี้ใช้สำหรับศึกษา วัตถุ ที่หมุน เคลื่อนที่ไปมา สั่นหรือสั่นสะเทือน ตัวอย่าง ทั่วไป ได้แก่ชิ้นส่วนเครื่องจักรและสายสั่นสะเทือน สโตรโบสโคปที่ใช้ตั้งเวลาจุดระเบิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในเรียกว่าไฟ จับเวลา

เครื่องจักรกล

ในรูปแบบกลไกที่ง่ายที่สุด สโตรโบสโคปอาจเป็นทรงกระบอกหมุน (หรือชามที่มีขอบยกขึ้น) ที่มีรูหรือช่องห่างเท่าๆ กันวางอยู่ในแนวสายตาระหว่างผู้สังเกตและวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ ผู้สังเกตจะมองผ่านรูหรือช่องในด้านใกล้และไกลในเวลาเดียวกัน โดยช่อง/ช่องจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้ามกัน เมื่อรู/ช่องเรียงกันในด้านตรงข้ามกัน ผู้สังเกตจะมองเห็นวัตถุได้

นอกจากนี้ ยังสามารถใช้รูหรือช่องเคลื่อนที่เดี่ยวร่วมกับรูหรือช่องคงที่หรือคงที่ได้ รูหรือช่องคงที่ช่วยจำกัดแสงให้มองเห็นได้เพียงเส้นทางเดียวและลดแสงสะท้อนจากแสงที่ผ่านส่วนอื่นๆ ของรูหรือช่องเคลื่อนที่

การดูผ่านรูหรือช่องเพียงเส้นเดียวไม่ได้ผล เนื่องจากรูหรือช่องเหล่านั้นดูเหมือนจะกวาดผ่านวัตถุโดยไม่มีเอฟเฟกต์แฟลช

ความเร็วในการหมุนจะถูกปรับให้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของระบบที่สังเกต ซึ่งดูเหมือนจะช้าลงและหยุดลง ภาพลวงตานี้เกิดจากปรากฏการณ์ ชั่วคราว ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์สโตรโบสโคปิก

อิเล็กทรอนิกส์

ในเวอร์ชันอิเล็กทรอนิกส์ แผ่นดิสก์แบบเจาะรูจะถูกแทนที่ด้วยหลอดไฟที่สามารถเปล่งแสงแฟลชแบบสั้นและรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้ว จะใช้หลอดไฟแบบปล่อยก๊าซหรือแบบโซลิดสเตต เนื่องจากหลอดไฟเหล่านี้สามารถเปล่งแสงได้เกือบจะทันทีเมื่อมีไฟฟ้าเข้า และดับได้เร็วพอๆ กันเมื่อไม่มีไฟฟ้าเข้า

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้วหลอดไฟแบบไส้หลอดจะมีช่วงอุ่นเครื่องสั้นๆ เมื่อจ่ายไฟ จากนั้นจะมีช่วงพักเครื่องเมื่อไฟดับ ความล่าช้าเหล่านี้ส่งผลให้รายละเอียดของวัตถุที่ได้รับแสงบางส่วนเลือนลางและเบลอในช่วงอุ่นเครื่องและพักเครื่อง สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ หลอดไฟแบบไส้หลอดจะช้าเกินไปสำหรับเอฟเฟกต์สโตรโบสโคปิกที่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้งานจากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ หลอดไฟส่วนใหญ่จะมีความเร็วเพียงพอที่จะทำให้เกิดเสียงฮัมที่ได้ยินได้ (ที่ความถี่ไฟหลักสองสาย) ในการเล่นเสียงออปติคัลเช่น ในการฉายภาพยนตร์

ความถี่ของแฟลชจะถูกปรับเพื่อให้เท่ากับหรือเป็นหน่วยเศษส่วน ของความเร็วรอบ ของวัตถุ ซึ่งเป็นจุดที่วัตถุจะถูกมองว่านิ่งหรือเคลื่อนที่ช้าๆ ไปข้างหน้าหรือข้างหลัง ขึ้นอยู่กับความถี่ของแฟลช

หลอดนีออนหรือไดโอดเปล่งแสงมักใช้กับไฟแฟลชความเข้มต่ำ หลอดนีออนเคยเป็นที่นิยมมาก่อนการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบโซลิดสเตต แต่ในปัจจุบัน มีการใช้ LED แทนไฟแฟลชความเข้มต่ำส่วนใหญ่

หลอดไฟแฟลชซีนอนใช้สำหรับแฟลชที่มีความเข้มปานกลางและสูง การกระพริบที่เร็วหรือสว่างเพียงพออาจต้องใช้การระบายความร้อนแบบแอคทีฟ เช่น การระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำ เพื่อป้องกันไม่ให้หลอดไฟแฟลชซีนอนละลาย

ประวัติศาสตร์

โจเซฟ พลาโตแห่งเบลเยียมได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์สโตรโบสโคปในปี 1832 โดยเขาใช้แผ่นดิสก์ที่มีร่องรัศมีซึ่งเขาหมุนขณะดูภาพบนวงล้อหมุนแยกต่างหาก อุปกรณ์ของพลาโตเป็นที่รู้จักในชื่อ " ฟีนาคิสโตสโคป " มีไซมอน ริตเตอร์ ฟอน สแตมเฟอร์ชาวออสเตรีย ประดิษฐ์อุปกรณ์นี้ขึ้นเกือบจะพร้อมกันและเป็นอิสระ ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า "สโตรโบสโคป" และเป็นคำศัพท์ที่เขาใช้ในปัจจุบัน รากศัพท์มาจากคำภาษากรีกστρόβος - strobosแปลว่า "น้ำวน" และσκοπεῖν - skopeinแปลว่า "มองดู"

นอกจากจะมีการประยุกต์ใช้ที่สำคัญสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์แล้ว สิ่งประดิษฐ์ในยุคแรกๆ ยังได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในฐานะวิธีการผลิตภาพเคลื่อนไหวและหลักการดังกล่าวยังถูกนำไปใช้ในของเล่นต่างๆ มากมาย นักบุกเบิกในยุคแรกๆ ใช้กระจกหมุนหรือกระจกสั่นที่เรียกว่า กัลวาโน มิเตอร์ กระจก

ในปีพ.ศ. 2460 วิศวกรชาวฝรั่งเศสEtienne Oehmichenได้จดสิทธิบัตรสโตรโบสโคปไฟฟ้าตัวแรก^[1]โดยได้สร้างกล้องที่สามารถถ่ายภาพได้ 1,000 เฟรมต่อวินาทีในเวลาเดียวกัน

Harold Eugene Edgerton ("Doc" Edgerton) ใช้หลอดไฟกะพริบเพื่อศึกษาชิ้นส่วนเครื่องจักรที่เคลื่อนไหว^{[2] จากนั้น} General Radio Corporationได้ผลิตอุปกรณ์นี้ในรูปแบบของ "Strobotac" ซึ่งเป็นตัวอย่างแรกๆ ของสโตรโบสโคปที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์^[3]

ต่อมา เอดเจอร์ตันได้ใช้แสงแฟลชสั้นๆ เพื่อถ่ายภาพนิ่งของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว เช่น กระสุนปืนที่กำลังบิน

แอปพลิเคชั่น

สโตรโบสโคปมีบทบาทสำคัญในการศึกษาความเครียดของเครื่องจักรที่เคลื่อนที่และในงานวิจัยรูปแบบอื่นๆ อีกมากมาย สโตรโบสโคปที่สว่างจะบดบังแสงโดยรอบและทำให้เอฟเฟกต์สต็อปโมชั่นชัดเจนโดยไม่ต้องใช้สภาวะการทำงานโดยรอบที่มืด

นอกจากนี้ยังใช้เป็นเครื่องมือวัดสำหรับการกำหนดความเร็วรอบ นอกจากนี้ยังใช้ เป็น ไฟบอกเวลา เพื่อตั้ง เวลาจุดระเบิดของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ในทางการแพทย์ สโตรโบสโคปใช้ในการดูสายเสียงเพื่อวินิจฉัยภาวะที่ทำให้เกิดเสียงแหบผู้ป่วยจะฮัมเพลงหรือพูดใส่ไมโครโฟนสโตรโบสโคปจะทำงานด้วยความถี่เดียวกันหรือต่างกันเล็กน้อย แหล่งกำเนิดแสงและกล้องจะถูกจัดวางโดยกล้องส่องตรวจภายใน

การใช้งานสโตรโบสโคปอีกประการหนึ่งสามารถพบเห็นได้ใน เครื่องเล่น แผ่นเสียง หลายรุ่น ขอบของแผ่นเสียงมีเครื่องหมายเป็นช่วงๆ เพื่อให้เมื่อดูภายใต้แสงไฟฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้พลังงานจากไฟหลักหากแผ่นเสียงหมุนด้วยความเร็วที่ถูกต้อง เครื่องหมายจะดูเหมือนว่าหยุดนิ่งอยู่ วิธีนี้จะใช้ไม่ได้ผลดีภายใต้แสงไฟแบบไส้หลอดเนื่องจากหลอดไฟแบบไส้หลอดจะไม่กระพริบมากนัก ด้วยเหตุนี้ เครื่องเล่นแผ่นเสียงบางรุ่นจึงมีหลอดไฟนีออนหรือหลอดLEDอยู่ติดกับแผ่นเสียง หลอด LED จะต้องขับเคลื่อนด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่นจากหม้อแปลงหลักหรือด้วยออสซิลเลเตอร์

นอกจากนี้ ไฟแฟลชแบบกระพริบยังได้รับการดัดแปลงให้เป็นเอฟเฟกต์แสงสำหรับดิสโก้เทคและไนท์คลับโดยให้แสงที่ดูเหมือนกำลังเต้นรำแบบสโลว์โมชั่น โดยทั่วไปแล้ว อัตราการทำงานของไฟแฟลชของอุปกรณ์เหล่านี้จะไม่แม่นยำหรือเร็วมาก เนื่องจากการใช้งานเพื่อความบันเทิงโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพสูง

สีเฟชเนอร์

การกระพริบของแสงสโตรโบสโคปิกอย่างรวดเร็วสามารถสร้างภาพลวงตาว่าแสงสีขาวมีสีผสมอยู่ ซึ่งเรียกว่าสีเฟชเนอร์ภายในช่วงที่กำหนด สีที่ปรากฏจะถูกควบคุมโดยความถี่ของแสงแฟลช ความถี่ของสิ่งเร้าที่มีประสิทธิภาพจะอยู่ระหว่าง 3 เฮิรตซ์ขึ้นไป โดยความถี่ที่เหมาะสมคือประมาณ 4–6 เฮิรตซ์ สีต่างๆ เป็นภาพลวงตาที่เกิดขึ้นในใจของผู้สังเกต ไม่ใช่สีจริง ภาพด้านบนของเบนแฮมแสดงให้เห็นเอฟเฟกต์ดังกล่าว^[4]^[5]^[6]^[7]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

↑ (ในภาษาฝรั่งเศส) Les grands Centraux : Étienne Œhmichen (1884-1955] - Centrale-Histoire - École centrale Paris
^ "การศึกษาที่ MIT: 1926–1931 " Harold "Doc" Edgerton". 2009-11-28 . สืบค้นเมื่อ2009-11-28 .
^ "แคตตาล็อกการค้าจาก General Radio Corp"
^ Benham, CE (1894). "The artificial spectrum top". scholar.google.com . สืบค้นเมื่อ2021-07-31 .
^ Pilz J, Marre E (1993). "สีกระพริบที่เกิดจากรูปแบบ วิธีการตรวจจักษุวิทยา (บทความภาษาเยอรมัน)" Ophthalmologe . 90 (2): 148–54 PMID 8490297
^ Schramme J (1992). "การเปลี่ยนแปลงของรูปแบบสีที่เกิดจากการสั่นไหวนั้นเกิดจากกระบวนการต่อต้านสีน้ำเงิน/เหลือง" Vision Research . 32 (11): 2129–34. doi :10.1016/0042-6989(92)90074-S. PMID 1304090
^ . Krantz, John H (2013). สารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสี(PDF) . นิวยอร์ก: Springer Science+Business Media. doi :10.1007/978-3-642-27851-8_65-2

ลิงค์ภายนอก

สื่อที่เกี่ยวข้องกับ Stroboscopes ที่ Wikimedia Commons
คำจำกัดความของพจนานุกรมของ stroboscope ที่วิกิพจนานุกรม
ชาวเยอรมันวัดมิลลิวินาทีด้วยกลไกอย่างไร - ฉลาดขึ้นทุกวัน 283
การสาธิตการใช้ Phenakistoscope และ Stroboscope ที่โรงเรียนวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์แห่งนอร์ทแคโรไลนา

[1] (ในภาษาฝรั่งเศส) Les grands Centraux : Étienne Œhmichen (1884-1955] - Centrale-Histoire - École centrale Paris

[2] "การศึกษาที่ MIT: 1926–1931 " Harold "Doc" Edgerton". 2009-11-28 . สืบค้นเมื่อ2009-11-28 .

[3] "แคตตาล็อกการค้าจาก General Radio Corp"

[4] Benham, CE (1894). "The artificial spectrum top". scholar.google.com . สืบค้นเมื่อ2021-07-31 .

[5] Pilz J, Marre E (1993). "สีกระพริบที่เกิดจากรูปแบบ วิธีการตรวจจักษุวิทยา (บทความภาษาเยอรมัน)" Ophthalmologe . 90 (2): 148–54 PMID 8490297

[6] Schramme J (1992). "การเปลี่ยนแปลงของรูปแบบสีที่เกิดจากการสั่นไหวนั้นเกิดจากกระบวนการต่อต้านสีน้ำเงิน/เหลือง" Vision Research . 32 (11): 2129–34. doi :10.1016/0042-6989(92)90074-S. PMID 1304090

[7] . Krantz, John H (2013). สารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสี(PDF) . นิวยอร์ก: Springer Science+Business Media. doi :10.1007/978-3-642-27851-8_65-2