Стробоскопическая фотография — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Аэродинамическое встряхивание мембраны, моделирующей спецодежду с гибкой подвеской в канале.  [1]

Стробоскопические фотографии и кинограммы ( рис. 31 и 32) показывают, что перемещение спецодежды представляет собой сложное взаимодействие волнообразных движений, возникающих вследствие перемещений гибкой подвески и потока воздуха. В результате в спецодежде возникают волны, бегущие ог верхнего края к свободному и похожие на волны, возникающие в длинной веревке при колебании одного из ее концов.  [2]

На стробоскопических фотографиях часто обнаруживается кавитация у передней поверхности винта вблизи острой входной кромки. Эта кавитация соответствует схеме, предложенной Гельмгольцем ( гл.  [3]

Рисунок 1 воспроизводит со стробоскопической фотографии несколько положений работающего подъемного крана.

 [4]

На рисунке 16 воспроизведено со стробоскопической фотографии движение шарика.  [5]

На рисунке 21 воспроизведено со стробоскопической фотографии движение шарика по желобу из состояния покоя.  [6]

На рис. 19, а приведена стробоскопическая фотография процесса аэродинамического встряхивания мембраны в прямоугольном канале.  [7]

На рисунке 36, сделанном со стробоскопической фотографии, показан полет шарика при выстреле из детского пружинного пистолета. Зная, что сторона квадрата клетки равна 5 см, найти: а) время полета шарика; б) интервал между вспышками; в) начальную скорость шарика.  [8]

Изменение кинетической энергии можно исследовать экспериментально, используя стробоскопические фотографии падающей массы или прикрепляя к тяжелой массе ( 1 кг) ленту отметчика времени, которую она, спускаясь, будет тянуть за собой.  [9]

Сгущенность у стенок канала линий, фиксирующих на стробоскопических фотографиях ( см. рис. 19) положение мембран в каждый момент времени, свидетельствует о наличии максимального ускорения элементов мембраны в этих областях канала.  [10]

Лабораторная работа III.6 ( Закон равных площадей) посвящена проверке закона площадей Кеплера на стробоскопических фотографиях математического маятника, используемого для получения движения по эллиптической траектории. Если имеющееся в наличии оборудование не позволяет получить такие фотографии, можно с неменьшим успехом просто пронаблюдать движение маятника, а для анализа использовать фотографии, приложенные к разделу ЛР Учебника. Дальнейшие рекомендации содержатся на стр.  [11]

Несомненно, наиболее удовлетворительный способ дать учащимся возможность удостовериться, что они усвоили понятие центра масс, заключается в том, чтобы заставить их проанализировать

побольше стробоскопических фотографий, содержащихся в этой главе. Если они будут достаточно много этим заниматься, это хотя и приведет к большой затрате времени, но будет весьма полезно в смысле приобретения знаний. Вероятно, можно наметить следующий порядок выполнения этого анализа.  [12]

Отметчики времени с лентой могут быть использованы для измерения скоростей и количеств движения только при столкновениях, происходящих вдоль одной прямой. Столкновения в двух измерениях, происходящие на столе, можно анализировать путем изучения стробоскопических фотографий, как это проделано Б тексте Учебника.  [13]

Чтобы убедиться в этом, воспользуемся прибором, принцип действия которого иллюстрирует рисунок 104, а. После удара молоточком М по упругой пластине / 7 шарики начинают падать и, несмотря на различие в траекториях, одновременно достигают земли. На рисунке 104, б изображена

стробоскопическая фотография падающих шариков.  [14]

Страницы:      1

Научная фотография

05.02.2021

Научная фотография — вид фотографии осуществляемой для проведения научных исследований. Широко используется практически во всех областях естественных и прикладных наук.

История

Виды научной фотографии

Фоторегистрация предметов в видимом свете

Наиболее широко распространённый вид научной фотографии. Применяется практически во всех отраслях наук. Целью фоторегистрации является сохранения образа объекта съёмки в заданный момент времени с целью последующего анализа характеристик объекта как то линейные и угловые размеры, взаимное расположение частей, яркость, цвет, прозрачность отдельных участков.

Для данного вида съёмки может использоваться как фотоаппаратура общего назначения, так и специализированные камеры. При фоторегистрации важным является точное знание масштаба изображения и параметров съёмки. Это достигается съёмкой одновременно с объектом специализированной высококонтрастной масштабной линейки или сетки, а также документированием параметров съёмки в журнале. При съёмке часто используются светофильтры.

Фоторегистрация осциллограмм

До появления цифровых осциллографов основным способом регистрации осциллограмм был фотографический. Выпускались как специальные фотоосциллографы (светолучевые с непосредственной записью на фотоматериал, электронно-лучевые объединённые с фотографической камерой), так и специальные приставки к обычным осциллографам, позволяющие производить съёмку осциллограммы на экране зеркальным фотоаппаратом. Электронно-лучевые трубки осциллографов, предназначенных для фотосъёмки осциллограмм имели не зелёный, а синий цвет свечения экрана, поскольку фотоплёнки чувствительны в основном к коротковолновой области спектра.

Фоторегистрация спектрограмм

Находит применение в оптической спектрометрии. Осуществляется с помощью специализированных камер на фотоплёнки, сенсибилизированные в широком спектре длин волн. В настоящее время осуществляется с помощью светочувствительных ПЗС линеек.

Фоторегистрация в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах

Находит применение в тех случаях, когда необходимо исследовать оптические характеристики объекта в невидимых областях электромагнитного излучения. Реализуется с помощью специальных камер, имеющих объективы, прозрачные для инфракрасной (ультрафиолетовой) части спектра. Съёмка выполняется только со светофильтрами.

Рентгеновская фотография (рентгенография)

Используется в приложениях интроскопии, рентгеноструктурного анализа, астрофизике. Основную проблему составляет практическая невозможность фокусировки рентгеновского излучения. Поэтому снимки в рентгеновских лучах выполняются на фотоматериалы больших размеров.

Фоторегистрация ионизирующих частиц

Фотографические материалы, как правило чувствительны к ионизирующим частицам. Эта чувствительность может быть обусловлена как непосредственным воздействием ионизирующей частицы на молекулы фотографической эмульсии или электронные компоненты ячейки цифровой фотоматрицы, так и опосредовано через оптическое излучение, создаваемой при взаимодействии ионизирующей частицы с веществом (люминесценция, излучение Черенкова).

Микрофотография

Астрономическая фотография

Стробоскопическая фотография

• Анторян, Роберт Овакимович
• Опалиховский лес
• Когнитивная революция
• Чи-Чи
• Мациевский, Аркадий Ефимович

Стробоскопическая фотография Автопортреты

Стробоскопическая фотография

«Мои стробоскопические фотографии — это коллекция автопортретов, созданных с использованием стробоскопической техники. В 1930-х годах профессор Гарольд Юджин Эдгертон превратил стробоскоп из лабораторного прибора в обычное устройство. Стробоскопическая художественная фотография была впервые применена Гьоном Мили в 1940-х годах, чтобы заморозить последовательные действия в одном кадре.

С помощью вспышек света или механического прерывания кадра с помощью самодельного стробоскопа эти изображения снимаются последовательно, а не мгновенно. Меняя бумагу, используемую в механическом стробоскопе, и используя раннюю цифровую зеркальную камеру, я создаю текстуру и преднамеренную зернистость на некоторых изображениях.

 Хотя этот метод позволяет запечатлеть несколько действий в одном кадре, я часто выбираю более длительную выдержку, чтобы создать более тонкую визуализацию последовательных действий, искажая движение более разнообразно и детально, чем только длительная выдержка. Я начал работать со стробоскопией в 2012 году и продолжаю работать с различными вариантами стробоскопа, постоянно исследуя эту технику».

Посмотреть в полном размере

Королевское кружево

Посмотреть в полном размере

Маятник

Посмотреть в полном размере

Камень, ножницы, бумага

Посмотреть в полном размере

Арахна

Посмотреть в полном размере

Полчаса

Посмотреть в полном размере

Горе

Посмотреть в полном размере

Отверстие

Посмотреть в полном размере

Немодный

Посмотреть в полном размере

Шитье

Посмотреть в полном размере

Три музы

Посмотреть в полном размере

Беспорядки

Посмотреть в полном размере

Горгониста

Посмотреть в полном размере

Весы

Посмотреть в полном размере

Бездна

Посмотреть в полном размере

Крылья

Посмотреть в полном размере

Позвонки и колыбельная

Посмотреть в полном размере

Снова влюбиться

Посмотреть в полном размере

Жена Лота

Посмотреть в полном размере

Учимся летать

Посмотреть в полном размере

Сон

Посмотреть в полном размере

Электрический кузов

Посмотреть в полном размере

Семь способов убить память

Измерение скорости движущихся объектов с помощью стробоскопической фотографии

Научные проекты

20 отзывов

Аннотация

Стробоскоп может осветить всю комнату всего за десятки микросекунд. Недорогие стробоскопы могут мигать до 10-20 раз в секунду. Этот проект покажет вам, как использовать стробоскопическую фотографию для анализа движения.

Сводка

Фотография, цифровая фотография и видео

 

В среднем (6-10 дней)

Для этого проекта требуется камера с регулируемой выдержкой и апертурой объектива, штатив и спусковой тросик.

Специализированные предметы

Низкая стоимость (20–50 долларов США)

Без опасностей

Эндрю Олсон, доктор философии, Научные друзья

Источники

• Harris, R., (1991). Понимание разрешения: часть I: объектив, пленка и бумага. Фотолаборатория и творческие методы работы с камерой. Март/апрель 1991 г.

Объектив

Цель этого эксперимента — откалибровать стробоскоп с переменной частотой, а затем использовать его для измерения скорости мячика для пинг-понга (или другого движущегося объекта).

Введение

Как «заморозить» движение с помощью камеры? Первый ответ, который, вероятно, приходит на ум: «Используйте короткую выдержку». Если датчик камеры (или пленка) подвергается воздействию света только в течение очень короткого времени, движущийся объект может казаться неподвижным. Это зависит от того, как быстро движется изображение, проецируемое объективом, и как долго открыт затвор. Какие типы движения можно заморозить только с помощью выдержки? Мы можем сделать некоторые расчеты, чтобы увидеть.

Давайте представим, что мы собираемся сфотографировать бумажный самолетик. Самолет будет лететь параллельно плоскости пленки камеры. Для этого мысленного эксперимента мы сделаем несколько предположений. Мы будем использовать числа, которые упростят создание «практического правила» для размытия в движении. Предположим, что самолет движется со скоростью 1 м/с. Кроме того, предположим, что мы разместили камеру так, что поле зрения захватывает ровно 1 м траектории полета самолета. Наконец, предположим, что мы используем 35-мм пленочную камеру с выдержкой 1/1000 с.

Какое расстояние пролетит самолет при открытом затворе?

1 м/с × 1/1000 с = 1/1000 м = 1 мм

Какое расстояние пролетит изображение самолета на пленке? Для этого расчета мы установили пропорцию между горизонтальной протяженностью поля зрения и изображением на пленке. Полный кадр типичного 35-мм негатива на самом деле чуть больше 35 мм в поперечнике, что-то вроде 37 мм. Итак, чтобы найти расстояние x, на которое перемещается изображение самолета на пленке, мы можем написать:

1 мм/1000 мм = x/37 мм = 0,037 мм

Изображение будет перемещаться на 1/1000 горизонтального размера кадра. Заметим ли мы это в печати? Это сложнее сказать с точностью (прочитайте информацию о Understanding Resolution и Understanding Sharpness (Reichmann, 2006). Невооруженный человеческий глаз может различать 4 линии на мм (л/мин) с довольно высококонтрастной целью (Harris, 1991). Для отпечатка размером 4″×6″) 1/1000 кадра соответствует:

6 дюймов/1000 × 25,4 мм/дюйм = 0,15 мм

Принимая обратное значение, мы получаем 6,6 л/мин, что выше порогового значения. Однако резкость изображения зависит не только от разрешения, но и от того, как мы воспринимаем краевые переходы на изображении. Так что это будет пограничный случай. Если мы увеличим размер изображения до размера отпечатка 8 × 10 дюймов, мы окажемся на пороге 4 л/мин и определенно ожидаем, что сможем заметить небольшое размытие из-за движения самолета.

Из наших приблизительных расчетов мы заключаем, что одна только выдержка может дать нам пограничные моментальные снимки объектов, движущихся со скоростью, соответствующей 1/1000 горизонтальной протяженности изображения. Для более крупных отпечатков скорость должна быть еще ниже. Можем ли мы что-нибудь сделать, чтобы объекты двигались быстрее?

Другой подход заключается в использовании короткой яркой вспышки света для захвата движения. При закрытой диафрагме объектива большая часть света, собранного во время открытого затвора, будет отражаться от яркой вспышки. Теперь резкость будет определяться длительностью вспышки. Есть много интересных возможностей для этого проекта. Одной из таких возможностей является использование повторяющегося стробоскопа (с регулируемой частотой) для получения быстрой серии изображений движущегося объекта во время одной и той же экспозиции. В зависимости от количества окружающего света и степени отражения вашего движущегося объекта вы можете увидеть размытое «призрачное изображение» объекта между вспышками (чем меньше окружающего света, тем тусклее призрачное изображение). Но часть изображения, записанная во время яркой вспышки, обычно будет отличима от фона. Если вы знаете частоту (т. е. частоту повторения) стробоскопа, вы можете проводить измерения по своим изображениям, чтобы анализировать движение объекта.

Поскольку скорость вращения типичного оконного вентилятора (обычно в диапазоне 300–900 об/мин или 5–15 Гц) аналогична скорости вращения недорогих стробоскопов (максимальная частота обычно находится в диапазоне 10–20 Гц), Вы можете откалибровать стробоскоп с помощью вентилятора, вращающегося с известной скоростью. Когда стробоскоп синхронизирован с вентилятором, лопасть будет освещаться в одном и том же положении во время каждого оборота. Поскольку яркое освещение повторяется, когда лопасть вентилятора находится в том же положении, лопасть будет казаться «замороженной». Подумайте о том, что произойдет, если стробоскоп вспыхнет ровно в 9 часов.0135 двойная частота вентилятора. Где вы ожидаете увидеть лопасть вентилятора? Правильно, вы бы видели это дважды во время каждого оборота, с разницей в 180°. А если бы стробоскоп вспыхивал с частотой, в четыре раза превышающей частоту вращения вентилятора, лопасть освещалась бы через каждые 90°.

Что произойдет, если стробоскоп будет мигать медленнее, чем скорость вращения вентилятора? Можно ли настроить стробоскоп так, чтобы он освещал лопасть вентилятора каждые полтора оборота? Используя такие шаблоны, вы можете выполнить несколько калибровок стробоскопа с одной скоростью вращения вентилятора.

Термины и понятия

Чтобы выполнить этот проект, вы должны провести исследование, которое позволит вам понять следующие термины и понятия:

• Ксеноновая импульсная лампа
• Частота
• Период
• Циклов в секунду (Гц)
• оборотов в минуту (об/мин)

Вопросы

• Если вентилятор вращается со скоростью 500 об/мин, сколько раз он вращается в секунду?
• Если вентилятор вращается со скоростью 300 об/мин, каков его период в секундах?
• Если регулируемый стробоскоп может мигать с частотой от 1 до 10 Гц, с каким диапазоном скоростей вентилятора (в об/мин) он может синхронизироваться?
• Если стробоскоп точно синхронизирован с вентилятором, лопасть будет каждый раз подсвечиваться в одной и той же точке цикла вращения и не будет казаться, что она движется. Каково будет кажущееся движение лопасти вентилятора, если стробоскоп настроен на несколько более высокую частоту, чем частота вращения двигателя вентилятора? На чуть более низкую частоту?
• Как нужно отрегулировать частоту стробоскопа, чтобы вентилятор освещал каждые пол-оборота? Каждые три четверти оборота? Каждые полтора оборота?

Библиография

• Авторы Википедии, 2006 г. Ксеноновая лампа-вспышка, Википедия, Бесплатная энциклопедия. Проверено 6 февраля 2006 г.
.
• Харрис, Р., 1991. Понимание разрешения: Часть I: Объектив, пленка и бумага. Фотолаборатория и творческие приемы камеры. Март/апрель 1991 г.
• Райхманн, М., (2018, 2 марта). Понимание разрешения. Светящийся пейзаж. Проверено 1 июля 2020 г.
• Райхманн, М., (2018, 27 июня). Понимание резкости. Светящийся пейзаж. Проверено 1 июля 2020 г.
.
• Райхманн, М., (2019, 13 января). Подробнее о понимании разрешения. Светящийся пейзаж. Проверено 1 июля 2020 г.
.

Материалы и оборудование

Для проведения эксперимента вам потребуются следующие материалы и оборудование:

• Проблесковый маячок с регулируемой частотой (обычно доступен с регулировкой 0–10 Гц или 0–20 Гц)
• Вентилятор с известной скоростью (скоростями) (в об/мин)
• Транспортир
• Линейка
• Лента
• Маркировочный карандаш
• Камера с регулируемой выдержкой и апертурой объектива
• Штатив для камеры
• Тросик или пульт дистанционного управления для камеры
• Стабильное положение для установки стробоскопа рядом с камерой
• Стол для пинг-понга, ракетки и мячик с местом для камеры на штативе
• Один или несколько помощников, чтобы бить по мячу, пока вы работаете с камерой и стробоскопом (или наоборот)

Экспериментальная процедура

Калибровка частоты стробоскопа

1. Проведите предварительное исследование и убедитесь, что вы понимаете термины, концепции и вопросы, изложенные в разделе «Предпосылки».
2. С разрешения родителей сделайте небольшую, но хорошо заметную отметку возле конца одной из лопастей вентилятора, чтобы вы могли отличить ее от других. Например, вы можете использовать маркер темного цвета на светлом лезвии или прикрепить небольшой лист бумаги с высококонтрастным рисунком на темном лезвии. (Обратите внимание, что лучше всего проводить наблюдения со стороны впуска вентилятора, чтобы сильный ветер не дул вам в лицо. Это также облегчит задачу, если вы настроите все так, чтобы фон хорошо контрастировал. с лопастями вентилятора.)
3. Используя транспортир, линейку и ленту для маркировки, отметьте углы с шагом 30° по окружности вентилятора.
4. Для каждой скорости вентилятора рассчитайте частоты стробоскопов, которые будут освещать отмеченную лопасть каждые четверть и каждые одну треть оборотов. Если ваш стробоскоп достаточно быстрый, вы также можете отрегулировать его, чтобы освещать лопасть вентилятора каждые три четверти оборота.
5. Если у вашей регулировки частоты стробоскопа нет циферблатного индикатора, вырежьте круг соответствующего размера из бумаги, чтобы сделать его. Используйте следующую процедуру для калибровки циферблата.
6. Включите вентилятор на самую низкую скорость. Включите стробоскоп и регулируйте частоту, пока свет не «заморозит» движение отмеченной лопасти вентилятора. Скорость двигателя вентилятора может незначительно колебаться с течением времени. Вы хотите настроить стробоскоп так, чтобы отмеченное лезвие выглядело как можно более неподвижным.
7. Отметьте положение на индикаторе. Эта частота (количество вспышек в минуту) соответствует скорости двигателя вентилятора (в об/мин). Поскольку будет более естественно рассчитывать скорость в метрах (или футах) в секунду, вы, вероятно, захотите преобразовать числа для вашего стробоскопа в количество вспышек в секунду (Гц), а не в fpm.
8. Как будут двигаться отмеченные лопасти вентилятора, если немного увеличить частоту стробоскопа? Немного ниже? Попробуйте и посмотрите.
9. Если ваш вентилятор имеет несколько скоростей, повторите процедуру для каждой скорости. Отметьте новые точки синхронизации на циферблате.
10. Всегда полезно перепроверить, поэтому снова проверьте скорость вращения вентилятора и еще раз проверьте калибровочные метки на шкале стробоскопа.

Стробоскоп для пинг-понга и измерение скорости

1. Для достижения наилучших результатов сделайте темный фон рядом со столом для пинг-понга с развешанной тканью.
2. Рекомендуется пометить ткань шкалой расстояний (например, с помощью клейкой ленты) для справки. Помните, что вам также понадобится шкала расстояний в плоскости шарика для пинг-понга (например, прямо по центру стола). Можно сделать отдельный снимок эталонной шкалы, находящейся в плоскости шара. Затем вы можете использовать пропорции для расчета коэффициента преобразования из масштаба фона в масштаб плоскости шара. Пока вы не двигаете камеру и держите мяч в центре стола, вы будете знать, как рассчитать расстояние, переведя масштаб на фоновую ткань.
3. Установите камеру на штатив с противоположной от фона стороны стола на расстоянии, позволяющем захватить большую часть или всю длину стола. Сделайте все возможное, чтобы установить камеру параллельно длинной оси стола. (Подумайте, как проверить это в видоискателе.)
4. Вы захотите поэкспериментировать со своей настройкой, чтобы определить наилучшую апертуру объектива для использования со стробоскопом. Вам нужно сделать серию снимков с разными значениями диафрагмы, используя только одну стробоскопическую вспышку на снимок. Установите стробоскоп на 1 Гц и скорость затвора на 1 с. Сфотографируй всего после стробоскоп. Затвор должен оставаться открытым до следующей вспышки, а затем закрываться. Сделайте серию фотографий неподвижных мячиков для пинг-понга, используя последовательные отверстия. Отметьте в лабораторной тетради, какие настройки использовались для каждого изображения. Используйте эти изображения, чтобы выбрать наилучшую настройку диафрагмы для вашего эксперимента.
5. Для фотографий движущегося мячика для пинг-понга вы будете использовать стробоскопический свет с более высокой частотой из ваших предыдущих калибровок (см. выше).
6. Старайтесь, чтобы мяч двигался по плоскости по центру стола.
7. Поэкспериментируйте с длительностью экспозиции 1 с (обычно доступно на камере) или дольше (с настройкой B). Используйте спусковой тросик (или пульт дистанционного управления на более новых камерах), чтобы избежать сотрясения камеры.
8. Обязательно записывайте параметры экспозиции, частоту стробоскопа и любые дополнительные примечания (например, «мячик для пинг-понга не в линии на этом снимке») в лабораторной тетради.
9. Обработайте и распечатайте фотографии (или сделайте это сами).
10. Используя шкалу расстояний (см. выше), измерьте расстояние, пройденное мячом между последовательными вспышками. Зная частоту стробоскопа, можно рассчитать среднюю скорость для каждого интервала.
11. Предложение: под каждой фотографией покажите график, показывающий скорость мяча в каждой точке, где вспыхнул стробоскоп.
12. С какой скоростью движется мяч? Какую максимальную скорость мяча вы можете измерить с помощью этой установки?
13. Попробуйте придать мячу обратное вращение и проанализировать результирующее движение, когда мяч отскакивает.

Задать вопрос эксперту

У вас есть конкретные вопросы о вашем научном проекте? Наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают всю работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Задать вопрос

Варианты

• Используйте стробоскоп и камеру для анализа движения маятника, который ускоряется и замедляется при падении и подъеме соответственно.
• Можете ли вы придумать другие движущиеся объекты для фотографирования и анализа?
• Другим (и, возможно, более точным) способом калибровки стробоскопа является использование схемы фотодиода, подключенной к осциллографу или аналого-цифровому преобразователю. Вы можете точно измерить частоту на экране осциллографа или проанализировав оцифрованные данные с помощью компьютера.

Вакансии

Если вам нравится этот проект, вы можете изучить следующие родственные профессии:

• Руководство по проекту научной ярмарки
• Другие подобные идеи
• Идеи проекта фотографии, цифровой фотографии и видео
• Мои любимые

Лента новостей по этой теме

 

, ,

Цитировать эту страницу

Общая информация о цитировании представлена ​​здесь.