Stroboskop - Stroboscope

Ein hüpfender Ball, der mit einem Stroboskopblitz mit 25 Bildern pro Sekunde aufgenommen wurde.
Ein Blitzlicht, das zur richtigen Zeit blinkt, kann die zyklische Bewegung einfrieren oder umkehren

Ein Stroboskop, auch Stroboskop genannt , ist ein Instrument, das verwendet wird, um ein sich zyklisch bewegendes Objekt als langsam oder stationär erscheinen zu lassen. Es besteht entweder aus einer rotierenden Scheibe mit Schlitzen oder Löchern oder einer Lampe wie einer Blitzröhre, die kurze, sich wiederholende Lichtblitze erzeugt. Normalerweise ist die Geschwindigkeit des Stroboskops auf verschiedene Frequenzen einstellbar. Wenn ein rotierendes oder vibrierendes Objekt mit dem Stroboskop bei seiner Vibrationsfrequenz (oder einem Teiler davon) beobachtet wird, erscheint es stationär. So werden Stroboskope auch zur Frequenzmessung eingesetzt.

Das Prinzip wird für die Untersuchung von rotierenden , hin- und hergehenden , oszillierenden oder vibrierenden Objekten verwendet. Maschinenteile und vibrierende Saiten sind gängige Beispiele. Ein Stroboskop zum Einstellen des Zündzeitpunkts von Verbrennungsmotoren wird als Timing Light bezeichnet .

Mechanisch

In seiner einfachsten mechanischen Form kann ein Stroboskop ein rotierender Zylinder (oder eine Schüssel mit erhöhtem Rand) mit gleichmäßig beabstandeten Löchern oder Schlitzen sein, die in der Sichtlinie zwischen dem Betrachter und dem sich bewegenden Objekt angeordnet sind. Der Betrachter blickt gleichzeitig durch die Löcher/Schlitze auf der Nah- und der Gegenseite, wobei sich die Schlitze/Löcher in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Wenn die Löcher/Schlitze auf gegenüberliegenden Seiten ausgerichtet sind, ist das Objekt für den Betrachter sichtbar.

Alternativ kann ein einzelnes bewegliches Loch oder Schlitz mit einem festen/stationären Loch oder Schlitz verwendet werden. Das stationäre Loch oder der stationäre Schlitz begrenzt das Licht auf einen einzigen Betrachtungsweg und reduziert Blendung durch Licht, das durch andere Teile des beweglichen Lochs/Schlitzes hindurchtritt.

Das Betrachten durch eine einzelne Reihe von Löchern/Schlitzen funktioniert nicht, da die Löcher/Schlitze ohne Stroboskopeffekt einfach über das Objekt zu streichen scheinen.

Die Rotationsgeschwindigkeit wird so angepasst, dass sie mit der Bewegung des beobachteten Systems synchronisiert wird, das sich zu verlangsamen und zu stoppen scheint. Die Illusion wird durch zeitliches Aliasing verursacht , das allgemein als Stroboskopeffekt bekannt ist .

Elektronisch

Bei elektronischen Versionen wird die Lochscheibe durch eine Lampe ersetzt , die kurze und schnelle Lichtblitze abgeben kann. Typischerweise wird eine Gasentladungs- oder Festkörperlampe verwendet, da sie in der Lage ist, beim Anlegen der Stromversorgung nahezu augenblicklich Licht zu emittieren und ebenso schnell zu erlöschen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Im Vergleich dazu haben Glühlampen beim Einschalten eine kurze Aufwärmphase, gefolgt von einer Abkühlphase, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Diese Verzögerungen führen zu einem Verschmieren und Unschärfen von Details von Objekten, die während der Aufwärm- und Abkühlperioden teilweise beleuchtet sind. Für die meisten Anwendungen sind Glühlampen zu langsam für klare Stroboskopeffekte. Bei Betrieb an einer Wechselstromquelle sind sie jedoch meistens schnell genug, um bei optischer Audiowiedergabe, z. B. bei Filmprojektionen , ein hörbares Brummen (bei doppelter Netzfrequenz) zu verursachen .

Die Frequenz des Blitzes so eingestellt, dass es sich um eine gleich, oder A Einheit Fraktion der zyklischen Geschwindigkeit des Objekts, an dem der Objektpunkt wird entweder zu sehen ist stationär oder bewegt sich langsam vorwärts oder rückwärts in Abhängigkeit von der Blinkfrequenz.

Neonlampen oder Leuchtdioden werden häufig für Stroboskopanwendungen mit geringer Intensität verwendet, Neonlampen waren vor der Entwicklung der Festkörperelektronik häufiger, werden aber in den meisten Stroboskopanwendungen mit geringer Intensität durch LEDs ersetzt.

Xenon-Blitzlampen werden für Stroboskopanwendungen mit mittlerer und hoher Intensität verwendet. Ausreichend schnelles oder helles Blitzen kann eine aktive Kühlung wie z. B. Umluft- oder Wasserkühlung erfordern, um ein Schmelzen der Xenon-Blitzlampe zu verhindern.

Geschichte

1540 Strobolume, ein professionelles Stroboskop von General Radio
Nahaufnahme der 1540 Strobolume-Steuerbox

Joseph Plateau aus Belgien wird allgemein die Erfindung des Stroboskops im Jahr 1832 zugeschrieben, als er eine Scheibe mit radialen Schlitzen verwendete, die er drehte, während er Bilder auf einem separaten rotierenden Rad betrachtete. Plateaus Gerät wurde als „ Phenakistoskop “ bekannt. Fast zeitgleich und unabhängig erfand der Österreicher Simon Ritter von Stampfer das Gerät , das er "Stroboskop" nannte und dessen Bezeichnung heute gebräuchlich ist. Die Etymologie stammt von den griechischen Wörtern στρόβος - strobos , was "Whirlpool" bedeutet und σκοπεῖν - skopein , was "anschauen" bedeutet.

Die frühesten Erfindungen hatten nicht nur wichtige Anwendungen für die wissenschaftliche Forschung, sondern wurden auch als Verfahren zur Herstellung von bewegten Bildern sofort populär , und das Prinzip wurde für zahlreiche Spielzeuge verwendet. Andere frühe Pioniere verwendeten rotierende Spiegel oder vibrierende Spiegel, die als Spiegelgalvanometer bekannt sind .

1917 patentierte der französische Ingenieur Etienne Oehmichen das erste elektrische Stroboskop und baute gleichzeitig eine Kamera, die 1.000 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann.

Das elektronische Stroboskop- Stroboskop wurde 1931 erfunden, als Harold Eugene Edgerton ("Doc" Edgerton) eine Blitzlampe einsetzte, um Maschinenteile in Bewegung zu untersuchen. Die General Radio Corporation produzierte diese Erfindung dann in Form ihres "Strobotach".

Edgerton verwendete später sehr kurze Lichtblitze als Mittel, um Standfotos von sich schnell bewegenden Objekten wie etwa Kugeln im Flug zu erstellen.

Anwendungen

Stroboskop auf einem Grammophon- Plattenspieler

Stroboskope spielen eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Belastungen von Maschinen in Bewegung und in vielen anderen Forschungsformen. Helle Stroboskope sind in der Lage, die Umgebungsbeleuchtung zu überwältigen und Stop-Motion-Effekte sichtbar zu machen, ohne dass dunkle Umgebungsbedingungen erforderlich sind.

Sie werden auch als Messgeräte zur Ermittlung der Taktgeschwindigkeit verwendet. Als Stroboskoplampe werden sie den einzustellen verwendeten Zündzeitpunkt von Verbrennungsmotoren .

In der Medizin werden Stroboskope zur Betrachtung der Stimmbänder zur Diagnose von Erkrankungen verwendet, die zu Dysphonie (Heiserkeit) geführt haben. Der Patient summt oder spricht in ein Mikrofon, das wiederum das Stroboskop entweder mit derselben oder einer leicht anderen Frequenz aktiviert. Die Lichtquelle und eine Kamera werden durch Endoskopie positioniert .

Eine weitere Anwendung des Stroboskops ist auf vielen Grammophon- Plattenspielern zu sehen. Der Rand des Plattentellers weist in bestimmten Abständen Markierungen auf, so dass bei Betrachtung unter Leuchtstoffröhren mit Netzfrequenz die Markierungen stationär erscheinen, vorausgesetzt, der Plattenteller dreht sich mit der richtigen Geschwindigkeit. Dies funktioniert unter Glühlampenlicht nicht gut , da Glühbirnen nicht wesentlich blitzen. Aus diesem Grund haben einige Plattenspieler neben dem Plattenteller eine Neonlampe oder LED . Die LED muss von einem Einweggleichrichter vom Netztransformator oder von einem Oszillator betrieben werden.

Blinkleuchte Stroboskope ist auch für Pop Verwendung als Lichteffekt für angepasste Diskotheken und Nachtclubs , wo sie den Eindruck erwecken , der in Zeitlupe zu tanzen. Die Strobe-Rate dieser Geräte ist typischerweise nicht sehr präzise oder sehr schnell, da die Unterhaltungsanwendung normalerweise kein hohes Maß an Leistung erfordert.

Fechner-Farbe

Schnelles Aufblitzen des Stroboskoplichts kann den Eindruck erwecken, dass weißes Licht mit Farbe, der sogenannten Fechner-Farbe, getönt ist . Innerhalb bestimmter Bereiche kann die sichtbare Farbe durch die Blitzfrequenz gesteuert werden. Effektive Reizfrequenzen reichen von 3 Hz aufwärts, mit optimalen Frequenzen von etwa 4–6 Hz. Die Farben sind eine Illusion, die im Kopf des Betrachters erzeugt wird und keine echte Farbe. Das Top des Benham demonstriert die Wirkung.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ (auf Französisch) Les grands Centraux : Étienne Œhmichen (1884-1955) - Centrale-Histoire - École centrale Paris
  2. ^ "Studien am MIT: 1926-1931" Harold "Doc" Edgerton" . 2009-11-28 . Abgerufen 2009-11-28 .
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Externe Links