Введение

Устройство, производящее регулярные вспышки света

Стробоскоп или стробоскопическая лампа, обычно называемая стробом, – это устройство, используемое для создания регулярных вспышек света. Оно является одним из ряда устройств, которые могут использоваться в качестве стробоскопа. Слово происходит от древнегреческого слова στρόβος, означающего "вращение". Типичный коммерческий стробоскоп имеет энергию вспышки в диапазоне от 10 до 150 джоулей и время разряда всего в несколько миллисекунд, что часто приводит к мощности вспышки в несколько киловатт. Более мощные стробоскопы могут использоваться в режиме "непрерывного" свечения, создавая чрезвычайно интенсивное освещение. В качестве источника света обычно используется ксеноновая вспышка или флеш-трубка, обладающая сложным спектром и цветовой температурой около 5600 кельвинов. Для получения цветного света могут применяться цветные фильтры (гели).

Научное объяснение флеш-труб

Для освещения строб-ламп обычно используются флеш-трубы с энергией, поступающей от конденсатора – устройства хранения энергии, похожего на аккумулятор, но способного заряжаться и разряжаться гораздо быстрее. В стробе, работающем от конденсатора, он заряжается до примерно 300 В. После зарядки конденсатора для запуска вспышки небольшое количество энергии направляется в триггерный трансформатор – небольшой трансформатор с высоким коэффициентом трансформации. Это генерирует слабый, но высокий импульс напряжения, необходимый для ионизации ксенонового газа в флеш-трубе. Внутри трубки создается дуга, которая служит путем для разряда конденсатора, позволяя ему быстро высвободить свою энергию в дугу. Энергия конденсатора быстро нагревает ксеноновый газ, создавая чрезвычайно яркий плазменный разряд, который воспринимается как вспышка. Строб без накопителя энергии просто пропускает сетевое напряжение через трубку после запуска. Этот тип строба не требует времени на зарядку и обеспечивает более высокую частоту вспышек, но значительно сокращает срок службы флеш-трубы при длительной работе. Такие стробы требуют ограничения тока, иначе флеш-труба попытается потреблять слишком большой ток из источника питания, что может привести к срабатыванию автоматических выключателей или падению напряжения в сети. Продолжительность одной вспышки зависит от конкретного строба и его настроек. Стробы для студийного освещения часто имеют диапазон настроек мощности. Для данного строба более высокая светоотдача соответствует большей продолжительности вспышки. Например, Flashpoint Rapid 1200 HSS Monolight имеет продолжительность вспышки до 5,6 мс (1/180 сек) при максимальной выходной мощности или до 68 мкс (1/14 814 сек) при минимальной выходной мощности. В продаже доступны стробы с существенно более короткой продолжительностью вспышки, некоторые с продолжительностью менее 1 мкс. Например, строб SPOT от Prism Science Works обеспечивает продолжительность вспышки порядка 0,5 мкс.

Некоторые стробы даже предлагают непрерывный режим работы, при котором дуга поддерживается, обеспечивая свет с чрезвычайно высокой интенсивностью, но обычно только в течение короткого времени, чтобы предотвратить перегрев и последующее разрушение флеш-трубы.

Маяки-пороховые

Стробомаяк – это мигающая электрическая лампа, используемая в различных отраслях промышленности как устройство для привлечения внимания, либо для предупреждения о возможных опасностях, либо для привлечения потенциальных клиентов. Стробомаяки похожи на вращающиеся маяки, но более энергоэффективны, и, не имея движущихся частей, более надежны и менее подвержены поломкам. Газовые стробомаяки включают ксеноновые лампы-вспышки и галогенные варианты. Газовые стробомаяки состоят из газонаполненной трубки, окруженной линзой. При подаче электричества трубка вспыхивает, свет усиливается линзой и излучается в диапазоне 360 градусов. Интенсивность света зависит от количества подаваемой электроэнергии. Эти линзы выпускаются в различных цветах, в основном прозрачном, желтом, янтарном, красном, синем и зеленом. Цвет линзы может влиять на интенсивность света. Стробомаяки на светодиодах состоят из основания, одного или нескольких светодиодов и крышки. Внутри основания расположен твердотельный контроллер вспышки, который позволяет маяку работать в различных режимах. Стробомаяки часто используются для противостолкновенных огней на самолетах, как на самих самолетах, так и на высоких стационарных объектах, таких как телевизионные и радиовышки. Другие области применения – системы сигнализации, аварийное освещение транспортных средств, театральное освещение (в частности, для имитации молнии) и как высоковидимые огни для предотвращения столкновений самолетов. Они по-прежнему широко используются в правоохранительных органах и других аварийных службах, хотя в этой области они постепенно заменяются светодиодными технологиями, поскольку сами в значительной степени заменили галогенное освещение. Стробоскопы используются водолазами в качестве аварийного сигнального устройства.

Страбоскопический эффект

Специальные калиброванные стробоскопы, способные генерировать до сотен вспышек в секунду, используются в промышленности для визуальной остановки движения вращающихся и других циклически работающих механизмов, а также для измерения или регулировки скорости вращения или времени цикла. Поскольку эта остановка является кажущейся, отмеченная точка на вращающемся объекте будет казаться движущейся вперед или назад, либо неподвижной, в зависимости от частоты вспышек. Если частота вспышек равна периоду вращения (или его целому кратному, то есть 2*π*n/ω, где n – целое число, а ω – угловая частота), отмеченная точка будет казаться неподвижной. Любая нецелочисленная частота вспышек вызовет иллюзию движения точки вперед или назад; например, небольшое увеличение частоты вспышек заставит точку казаться движущейся назад. Распространенное применение стробоскопа – оптимизация эффективности автомобильного двигателя при определенном периоде вращения путем направления света на метку на маховике главной оси двигателя. Стробоскопический инструмент для настройки угла опережения зажигания называется стробоскопом (или лампой стробоскопической синхронизации). Стробоскопическое освещение также используется для наблюдения за движением голосовых связок в замедленном темпе во время речи, что называется видеостробоскопией.

Другое

Стробоскопы часто используются для создания иллюзии замедленного движения в ночных клубах и на рейвах, и доступны для домашнего использования в целях создания спецэффектов или для развлечения.

История

Истоки стробоскопического освещения датируются 1931 годом, когда Гарольд Юджин "Док" Эджертон использовал мигающую лампу для создания улучшенного стробоскопа для изучения движущихся объектов, что в конечном итоге привело к созданию впечатляющих фотографий таких объектов, как пули в полете. EG&G [в настоящее время подразделение URS] была основана Гарольдом Э. Эджертоном, Кеннетом Дж. Гермешаузеном и Гербертом Э. Гриером в 1947 году как Edgerton, Germeshausen and Grier, Inc. и сегодня носит их инициалы. В 1931 году Эджертон и Гермешаузен образовали партнерство для изучения высокоскоростных фотографических и стробоскопических методов и их применения. Грайер присоединился к ним в 1934 году, а в 1947 году EG&G была зарегистрирована как корпорация. Во время Второй мировой войны правительственный Манхэттенский проект использовал открытия Эджертона для фотографирования атомных взрывов; закономерным развитием стало то, что компания после войны будет поддерживать Комиссию по атомной энергии в ее исследованиях и разработке вооружений. Эта работа для Комиссии заложила историческую основу для современной технологической базы компании. В наличии были строботроны с внутренней инициацией (тиратроны, оптимизированные по светоотдаче), а также вакуумные стробоскопические источники света КРТ с широким углом рассеивания, управляемые сеткой и оснащенные быстродействующими люминофорами. Стробоскопический свет стал популярным на клубной сцене в 1960-х годах, когда его использовали для воспроизведения и усиления эффектов, вызываемых ЛСД. Кен Кизи использовал стробоскопическое освещение в координации с музыкой Grateful Dead во время своих Acid Tests. В начале 1966 года инженер по свету Энди Уорхола, Дэнни Уильямс, впервые начал использовать одновременно на сцене несколько стробоскопов, слайды и кинопроекторы во время шоу Exploding Plastic Inevitable 1966 года, а по просьбе Билла Грэма Уильямс создал улучшенное стробоскопическое световое шоу для использования в Fillmore West.

Цвет Фехнера

Быстрое мерцание стробоскопического света может создавать иллюзию, что белый свет имеет цветной оттенок, известную как цвет Фехнера. В определенных диапазонах кажущийся цвет можно контролировать, изменяя частоту мерцания. Эффективные частоты стимуляции начинаются с 3 Гц и выше, при этом оптимальные частоты составляют примерно 4–6 Гц. Эти цвета – иллюзия, возникающая в сознании наблюдателя, а не реальный цвет. Волчок Бенхема демонстрирует этот эффект.

Припадки

Иногда стробоскопическое освещение может спровоцировать судороги. Имело место несколько публичных случаев фоточувствительной эпилепсии. Большинство стробоскопов, поступающих в продажу, на заводе ограничены частотой около 10–12 Гц (10–12 вспышек в секунду) в своих внутренних генераторах, хотя внешне управляемые стробоскопы часто вспыхивают с максимально возможной частотой. Исследования показали, что у большинства людей, восприимчивых к стробоскопическому эффекту, симптомы могут проявляться, хотя и редко, при частоте от 15 до 70 Гц. Другие исследования выявили эпилептические симптомы при частоте 15 Гц при непрерывном рассматривании стробоскопа в течение более 90 секунд. Многие пожарные сигнализации в школах, больницах, стадионах и т.п. используют стробоскопы с частотой 1 Гц.