عکاسی با استروبوسکوپ
از ویکی خرد
فهرست مندرجات |
چکيده
هدف از انجام اين پروژه آشنايي با چگونگي کارکرد چرخش نما (استروبوسکوپ) است تا بتوانيم به کمک آن پديدههاي خاصي را مورد بررسي قرار دهيم و کميتهايي را اندازهگيري کنيم. براي مثال، شتاب جاذبه ي زمين را اندازهگيري نماييم، فرکانس پنکههاي در حال حرکت را حساب کنيم يا چگونگي ثابت نمايش داده شدن حرکت تناوبي دستان يا آونگ را بررسي کنيم و .... براي دستيابي به اين هدف، ابتدا با طرز کار چرخش نما آشنا شديم و به بررسي مفاهيم اوليه آن پرداختيم. در اين آزمايشها مفهوم عملي و کاربردي فرکانس و دوره نوسان را فهميديم و اين که چطور اين مفاهيم با حرکات تناوبي ارتباط دارند. اين مفاهيم پايه به ما کمک کردند تا آزمايشهايي را طراحي کنيم و بتوانيم به مفهوم برخي پديدهها و آزمايشهاي فيزيک پي ببريم. براي دستيابي به اين اهداف تحقيقات زيادي کرديم که به ما کمک کرد تا بهتر بتوانيم اهداف خود را تجزيه و تحليل کنيم و به اهميت کاربرد چرخشنما پي ببريم. در طول اين پروژه علاوه بر آشنايي با عکاسي استروبوسکوپ، شتاب گرانش زمين و فرکانس جسم در حال دوران را اندازه گرفتيم.
مقدمه
تاریخچه: فلات ژوزف از بلژيک با اختراع چرخشنما در سال 1832 تحولي جديد در مشاهده ي پديده هاي تناوبي ايجاد کرد. او دستگاه خود را فنايکس توسکوپ نام نهاده بود و عملکرد آن بسيار ساده بود: شعاع نوري را به يک چرخ دوار جداگانه که روي آن سوراخ هايي واقع شده بودميتاباند تا شعاع نور از آن ها به بيرون بتابد. البته بايد دقت داشت که اين دستگاه، قابليت اندازه گيري فرکانس را نداشت و حتي فرکانس تقريبي را هم نمي شد به دست آورد چون چرخ دوار، در اثر اصطکاک از حرکت مي افتاد. اما همزمان و به طور مستقل از اين اختراع، اتريش سيمون فون هم چنين دستگاهي و با عملکري متشابه، اما کمي پيشرفته تر ساخت و نام آن را چرخشنما «استروبوسکوپ» گذاشت. اين واژه در اصل از زبان لاتين و يوناني گرفته شده است. در اصل او، دو واژه ي (Strobos) به معناي "گرداب" و (Skope) به معناي "نمايش" را با هم ترکيب کرده و چنين اسمي ساخت (Stroboscope) که معناي واقعي چرخشنما را واضح تر مي نماياند. با وجود رسانه هاي ضعيف آن زمان، خبر ساخت چنين دستگاهي به سرعت در اروپا پخش شد که از جمله کاربردهاي آن براي مردم عادي، روشي براي توليد تصاوير متحرک و توليد نور براي اسباب بازي هاي متعدد؛ و براي دانشمندان و فناوران، وسيله اي براي تحقيق و جستجو و درک بيشتر پديدهها و مشاهده ي اتفاقات حاصل از حرکت تناوبي آنها بود. هارولد يوجين، از ديگر پيشگامان در اين عرصه است. وي دستگاههاي متفاوتي ساخت که تقريباً اساس کار آنها همان چرخشنما بوده است، اما بسيار خلاقانه تر ساخته شده بودند. براي مثال، وي چراغ مطالعه اي را به قطعات ماشين در حال حرکت وصل کرد و وسيله ي جالبي ساخت که آن را (Strobotach) نام نهاد که تقريباً نور با فرکانس مشخصي در آن چشمک مي زد. يا اين که وي با استفاده از آينه در اختراعات خود، دستگاهي ديگر به نام (Edgerton) ساخت که يک نور چشمک زن بسيار سريع است که هنوز هم از آن در دوربين هاي پيشرفته و براي عکس برداري سريع از اشياء در حال حرکت، مانند گلوله ي در حال شليک استفاده مي شود. البته، لازم به ذکر است که چرخشنما بعدها موجب اختراع دستگاههاي ديگري شد که در واقع عملکردي شبيه خود آن دارند، اما اساس کار آن ها نور نيست.
چرخشنما چيست؟
چرخشنما دستگاهي است که با استفاده از يک چراغ چشمک زن اشياي مرتعش يا در حال دوران را ثابت و ساکن به نظر مي آورد اين اصل علمي براي مطالعه ي اشياء دوار، رفت و برگشتي ، نوساني يا مرتعش استفاده مي شود. اجزاي ماشين و تارهاي مرتعش نمونه هاي معمول هستند.
مثال: اگر نوري که ده بار در ثانيه چشمک مي زند بر روي پنکه اي که سرعت دوران آن ده دور در ثانيه است تابانده شود پنکه به نظر ثابت و بي حرکت مي آيد.
ذکر این نکته ضروری است که استروبوسکوپ لزوما بر اساس تابش نور کار نمیکند. هر دستگاهی که بتواند با فرکانس مشخص موجی (صوتی، نوری، ...) تولید کند و به کمک آن بتوان فرکانس موج نامشخصی را تعیین کرد یک استروبوسکوپ است.
کاربردهاي اين دستگاه:
1. به عنوان يک سبک زمان بندي از آن استفاده مي شود به عنوان مثال براي تنظيم زمان بندي احتراق موتورهاي داخلي. 2. در طب براي مشاهدهي عملکرد تارهاي صوتي استفاده مي شود به اين صورت که بيمار در مقابل ميکروفوني که به نوبهي خود نوعي استروبوسکوپ است صحبت ميکند و ميکروفون، فرکانس صداي اورا تشخيص ميدهد به اين روش استروبوسکوپي مي گويند. اين روش توالي آهسته حرکت طنابهاي صوتي را نمايان ميکند، به طوري که استروبوسکوپهاي پيشرفته و امروزي، به يکي از جزاي اصلي موجود در کلينيک صوت تبديل شدهاند اغلب از منبع نور گزنون دراين وسيله استفاده ميشود. از مهمترين مزاياي استروبوسکوپ، نشان دادن حرکات مخاطي، به خوبي حرکات پايه طنابهاي صوتي است. (بررسی شود)
3. چرخشنما در برخي از سيستمهاي زنگ استفاده مي شود که براي دادن اخطار بصري براي کساني که ممکن است قادر به شنيدن صدا با فرکانس ثابت نباشند.
4. در برخي آزمايشات يا نمايشها نيز از اين دستگاه براي آهسته نشان دادن اتفاقات در حال وقوع استفاده ميشود. 5. چرخشنما نقش مهمي را در مطالعه ي فشارهاي روي ماشين در حال حرکت، و ديگر پژوهشها ايفا ميکند. 6. از آن به عنوان ابزار اندازه گيري براي تعيين سرعت چرخهاي استفاده ميکنند به عنوان مثال از آن براي اندازهگيري و تعيين سرعت چرخ ها و ماشينهاي در حال حرکت استفاده مي شود. 7. از اشکال ديگر چرخشنما، حتي در کاربرد گرامافون هم بسيار ميبينيم. در اصل، حرکت مداوم ديسک گرامافون، به خاطر وجود دستگاهي با ويژگيهاي استروبوسکوپ است، که اساس کار آن، به جاي نور، دوران دادن ديسک است. به اين ترتيب، ديسک گرامافون، با سرعت ثابتي چرخانده ميشود و پخش صداي آن تنظيم ميگردد. 8. چرخشنما به دلیل خاصیت تابش نور به صورت تناوبی و در بازههای زمانی مشخص در اندازه گیری سرعت و شتاب به کار میرود.
نام اعضای پروژه:
سیده بیتا درویان ساغر سلطان آبادی آتوسا مقدم فرد
نام معلم راهنما:
سرکار خانم فرنوش فرهپور
