Кіріспе

Стробоскоп, сондай-ақ строб деп те аталатын, циклдік қозғалыстағы нысанды баяу қозғалып тұрған немесе тоқтағандай етіп көрсетуге арналған құрал. Ол тесіктері немесе ойықтары бар айналмалы дисктен немесе қысқа мерзімді, қайталама жарық шығаратын флэш-түтік сияқты шамнан тұрады. Әдетте, стробоскоптың жиілігі әртүрлі мәндерге реттеледі. Айналмалы немесе дірілдеп тұрған нысанды стробоскоппен оның дірілдеу жиілігінде (немесе оның бөлігінде) қарағанда, ол тоқтағандай көрінеді. Сондықтан стробоскоптар жиілікті өлшеу үшін де қолданылады. Бұл принцип айналмалы, поршеньдік, тербелісті немесе дірілдеп тұрған нысандарды зерттеуде пайдаланылады. Машина бөліктері мен дірілдеп тұрған жіптер – осыған жиі кездесетін мысалдар. Ішкі жану қозғалтқыштарының тұтандыру уақытын реттеуге қолданылатын стробоскоп – уақыт белгісі деп аталады.

Механикалық

Ең қарапайым механикалық түрінде, стробоскоп айналатын цилиндр (немесе көтеріңкі жиегі бар тостаған) болуы мүмкін, онда бақылаушы мен қозғалатын нысан арасындағы көру сызығына бір-бірінен тең арақашықтықта тесіктер немесе ойықтар орналастырылады. Бақылаушы жақын және алыс жақтағы тесіктер/ойықтар арқылы бірден қарайды, ойықтар/тесіктер қарама-қарсы бағытта қозғалады. Тесіктер/ойықтар қарама-қарсы жақта түйіскенде нысан бақылаушыға көрінеді. Балама ретінде, бір қозғалмалы тесік немесе ойық, бекітілген/қозғалмайтын тесік немесе ойықпен қолданылуы мүмкін. Бекітілген тесік немесе ойық жарықты бір ғана қарау жолына шектейді және қозғалмалы тесік/ойықтың басқа бөліктерінен өтетін жарықтың жылтырауын азайтады. Бір қатар тесіктер/ойықтар арқылы қарау жұмыс істемейді, себебі тесіктер/ойықтар нысанның үстінен ғана жылдам өтеді, строб эффектін тудырмайды. Айналу жылдамдығы бақыланатын жүйенің қозғалысымен сәйкестендіріледі, соның салдарынан ол баяулап, тоқтаған сияқты көрінеді. Бұл иллюзия уақытша қателік тудыру арқылы пайда болады, бұл стробоскоптық эффект деп белгілі.

Электрондық

Электрондық нұсқаларда перфорацияланған диск қысқа және жылдам жарық шығаратын шаммен алмастырылады. Әдетте газды разрядты немесе қатты күйдегі шам қолданылады, себебі олар қуат қосылғанда дерлік бірден жарық шығара алады және қуатты өшіргенде сол қалпында тез өшеді. Қарама-қарсылығы, қыздыру шамдары қуат қосылғанда қысқа уақытқа жылынады, ал қуат өшірілгенде салқындау кезеңіне ие болады. Бұл кешігулер жылыну және салқындау кезеңдерінде жартылай жарықтандырылған нысандардың бөлшектерінің бүркіліп, нашар көрінуіне әкеледі. Көптеген қолданбалар үшін қыздыру шамдары айқын стробоскоптық эффекттер үшін тым баяу. Дегенмен, олар айнымалы ток көзінен жұмыс істегенде, көбінесе кинопроекция сияқты оптикалық аудио көшіруде естілетін гуіл (желілік жиіліктің екі еселенгенінде) тудыра алады. Жарықтың жиілігі нысанның циклдық жылдамдығына тең немесе оның бірлік үлесіне сәйкес етіледі, осы кезде нысан тұрақтанған немесе жарық жиілігіне байланысты баяу алға немесе артқа жылжитын сияқты көрінеді. Неон шамдары немесе жарықдиодтар (LED) көбінесе төмен қарқынды стробоскоптық қолданбаларда қолданылады. Неон шамдары қатты күйдегі электроника дамығанға дейін жиі қолданылатын, бірақ көптеген төмен қарқынды стробоскоптарда LED шамдарымен алмастырылуда. Ксенонды жарқырағыш шамдар орташа және жоғары қарқынды стробоскоптық қолданбаларда қолданылады. Жеткілікті түрде жылдам немесе жарқын жандыру үшін ксенон шамның балқыуын болдырмау үшін мәжбүрлі ауамен немесе сумен салқындату сияқты белсенді салқындату қажет болуы мүмкін.

Тарих

Бельгиялық Джозеф Плато 1832 жылы стробоскопты ойлап тапқан деп есептеледі, ол радиалды ойықтары бар дискіні пайдаланып, айналатын жеке дөңгелектегі бейнелерді қарап тұрғанда бұратын. Платоның құрылғысы «Фенакистоскоп» деп аталды. Осы құрылғыны австриялық Саймон Риттер фон Штампфер шамамен бір уақытта және тәуелсіз түрде ойлап тапты, оны «Стробоскоп» деп атады және оның термині бүгінге дейін қолданылады. Этимологиясы грек сөздерінен шыққан: στρόβος (strobos) – «айналма», σκοπεῖν (skopein) – «қарау». Ғылыми зерттеулерде маңызды қолданысқа ие болғаннан бөлек, алғашқы өнертабыстар жылдам қозғалатын суреттерді жасау әдісі ретінде бірден танымал болды және бұл принцип көптеген ойыншықтарда қолданылды. Басқа да алғашқы пионерлер айналмалы немесе тербелмелі айналарды, белгілі бір «айналы гальванометрлерді» пайдаланды. 1917 жылы француз инженері Этьен Оемьишен алғашқы электрлік стробоскопқа патент алды, сонымен бірге секундына 1000 кадрға дейін түсіре алатын камера жасады. Харольд Эджертон («Док» Эджертон) қозғалатын машина бөліктерін зерттеу үшін импульстік шамды қолданды. Кейін General Radio Corporation бұл құрылғыны «Строботак» деп аталатын, коммерциялық сәттілікке жеткен стробоскоптың алғашқы үлгісі ретінде шығарды. Эджертон кейіннен өте қысқа жарық импульстарын жылдам қозғалатын нысандардың, мысалы, ұшып бара жатқан оқтардың суреттерін түсіру үшін пайдаланды.

Қолданбалар

Стробоскоптар қозғалыстағы машиналарға түсетін жүктемені зерттеуде және көптеген басқа да зерттеулерде маңызды рөл атқарады. Күшті стробоскоптар қоршаған ортаның жарығын басып, қараңғы жағдайлардың қажеті болмай, тоқтату әсерін анық көрсете алады. Олар циклдық жылдамдықты анықтауға арналған өлшеу құралдары ретінде де қолданылады. Уақыт белгісі ретінде ішкі жану қозғалтқыштарының тұтану уақытын реттеу үшін пайдаланылады. Медицинада стробоскоптар дауыс шығару жолдарының диагностикасы үшін, дысфонияны (қақауыздықты) тудырған жағдайларды анықтау үшін қолданылады. Науқас микрофонға үн қосып немесе сөйлейді, бұл өз кезегінде стробоскопты бірдей немесе сәл өзге жиілікте қосады. Жарық көзі мен камера эндоскопия арқылы орналастырылады. Стробоскоптың тағы бір қолданылуы граммофондық дискілерде кездеседі. Дискінің жиегінде белгілі бір аралықта белгілер болады, осылайша, егер дискі дұрыс жылдамдықпен айналса, оларды желілік жиілікпен жұмыс істейтін люминесцентті жарықта қарағанда тұрғандай көрінеді. Бұл шамдардың қыздыруымен жақсы жұмыс істемейді, себебі шамдар айқын строб эффектін бермейді. Осы себепті кейбір дискілерде дискінің жанында неондық шам немесе жарықдиод (LED) орналасқан. Жарықдиодты желілік трансформатордан жартылай толқынды түзеткіш арқылы немесе генератор арқылы қосу қажет. Флэш-лампалар дискотекалар мен түнгі клубтарда жарық эффектісі ретінде қолданылады, онда олар баяу қозғалыста билегендей сезім тудырады. Бұл құрылғылардың строб жылдамдығы көбінесе өте дәл немесе жоғары болмайды, өйткені ойын-сауық мақсатында жоғары өнімділік қажеттілігі көбінесе болмайды.

Фехнер түсі

Стробоскоптық жарықтың жылдам жыпылықтауы ақ жарықтың түске боялған сияқты көрінуіне себеп болуы мүмкін, бұл құбылыс Фехнер түсі деп аталады. Белгілі бір шектеулерде, көрінетін түс жыпылықтау жиілігі арқылы бақылана алады. Тиімді стимул жиілігі 3 Гц-тен басталады және оңтайлы жиілік шамамен 4–6 Гц құрайды. Бұл түстер – бақылаушының санасында туындайтын көрініс, нақты түс емес. Бенхамның айналмалы дискісі осы әсерді көрсетеді.