Stroboskopický jev

Animace znázorňující efekt stroboskopu

Stroboskopický jev patří mezi optické klamy.

Ke stroboskopickému jevu může dojít všude tam, kde je spojitý periodický pohyb reprezentován diskrétními (nespojitými) vzorky. Lze jej tedy pozorovat za situace, kdy je pohled na jistý děj zprostředkován prostřednictvím konečného a vhodného počtu vzorků tak, že se frekvence pozorovaného periodického pohybu přiblíží frekvenci zprostředkujícího vzorkování nebo jejímu celočíselnému násobku.

Jednou z jeho manifestací je tzv. wagon-wheel effect (efekt loukoťového kola) čili zdánlivá rotace loukoťových kol vozů neodpovídající jejich skutečnému pohybu při sledování filmu. (Jednoduše řečeno: kola se nepochopitelně zastaví, či se otáčejí proti směru jízdy.) Jev je způsobován fyziologickými vlastmosti lidského zraku, zejména setrvačností lidského oka, tatáž vlastnost oka lidem umožnuje spojité vnímání filmového a televizního obrazu, který je ve skutečnosti vytvářen nespojitě ( 24 resp. 25 navzájem různých obrázků za sekundu ).

[editovat] Vysvětlení

Předpokládejme, že máme k dispozici zdroj přerušovaného světla, tzv. stroboskop s nastavitelnou frekvencí vyzařování jednotlivých záblesků. Dále předpokládejme, že v jeho světle pozorujeme předmět rotující šedesáti otáčkami za vteřinu. Pakliže zdroj světla nastavíme právě na šedesát záblesků za vteřinu, každý záblesk osvětlí rotující předmět v téže fázi jeho pohybu a nám se bude jevit nehybným. Pro názorné zjednodušení předpokládejme, že pozorujeme kotouč s vyznačeným poloměrem a každý záblesk tuto čáru osvětlí v „horní“ pozici.

Pakliže snížíme frekvenci záblesků na 59 za vteřinu, každý záblesk osvětlí pozorovaný předmět o něco později, kotouč mezi tím urazí delší dráhu a vyznačená čára proto počne zdánlivě rotovat v kladném smyslu otáčení.

Zvýšíme-li naopak frekvenci záblesků na 61 za vteřinu, každý záblesk osvětlí o něco dřívější pozici a disk se zdánlivě začne pohybovat proti smyslu otáčení.

[editovat] Efekt loukoťového kola

Současný filmový průmysl pracuje se zařízeními, tedy kamerami a promítačkami, která pracují s 24–30 okénky za vteřinu. Představme si otáčející se kolo s dvanácti loukotěmi v záběru. Pakliže se toto otočí např. dvakrát za vteřinu, dojde při 24 okénkách za vteřinu ke shodě s expozicí snímků na filmovém pásu a divákovi se tato kola budou jevit jakožto nehybná. Pakliže kola nepatrně zrychlí, či zpomalí, dojde ke zdánlivému pomalému pohybu vpřed či vzad.

[editovat] Rizika stroboskopického jevu

Stroboskopické přerušování světla je typické pro zářivková svítidla, která jsou (stejně jako žárovky) napájena proudem o frekvenci 50Hz. Ovšem tepelná (tím pádem i světelná) setrvačnost žárovkového vlákna způsobuje, že žárovky „nemrkají“. Toto se netýká zářivek, jejichž světelná emise je založena na jiném principu. Před rozvojem řídící elektroniky bylo běžné, že se výrobní haly osvětlovaly zářivkami nejméně dvou fází proudu (což vede ke střídavému a častějšímu osvětlování prostoru) – touto kombinací se předcházelo případným úrazům, kdy by se v hlučných provozech rotující části strojů mohly zdát být nehybné. Po zavedení předřazených frekvenčních měničů, kdy se četnost záblesků zářivek posunula do oblastí tisíců dějů za vteřinu, se tato „vícefázová opatření“ mohla zrušit.

[editovat] Využití stroboskopického jevu

Stroboskopického jevu se využívá kupříkladu při seřizování předstihu u spalovacích motorů (je k tomu potřeba stroboskopická lampa a seřizovací značky).

Další běžnou aplikací, využívající stroboskopický jev, je seřizování otáček disků gramofonů. Jejich okraje jsou značené ve specifických intervalech tak, aby se v tyto značky v zabudovaném osvětlení, při správném seřízení otáček, jevily být nehybnými.

Existenci tohoto jevu není obtížné pokusně ověřit v domácích podmínkách, kde se běžně vyskytují CRT monitory a obrazovky, či právě zářivky. Roztočí-li se po zatemění libovolný předmět (ventilátor, karton s vyznačenou ryskou) v blízkosti přerušovaného zdroje světla k otáčkám blízkým frekvenci zdroje světla, budeme pozorovat výše popsané jevy.

Stroboskop našel také uplatnění při koncertech živé hudby, kdy rychlým blikáním dochází k rozfázování pohybů tančících diváků a hudebníků, což může být velice efektní.

[editovat] Etymologie

Slovo stroboskop má své etymologické kořeny v řeckém stróbo(s) + skópos, tj. otáčení + pozorovat.

[editovat] Související články

• Aliasing