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Stroboskop zum subjektiven Beobachten rasch verlaufender Vorgänge
Die Erfindung betrifft ein Stroboskop zum subjektiven Beobachten rasch verlaufender
Vorgänge unter Verwendung zweier hintereinandergeschalteter, umlaufender Mittel.
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Bekannt ist ein Stroboskop mit zwei entgegengesetzt laufenden Unterbrecherscheiben,
welche zum gleichzeitigen Durchblicken hintereinandergeschaltet und von einem Motor
gemeinsam angetrieben sind. Dadurch wird aber lediglich die Beobachtung periodischer
Vorgänge nach dem Häufungsverfahren ermöglicht.
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Im Gegensatz dazu ist gemäß der Erfindung ein Unterbrecher (Schlitzscheibe)
vor einem als Beobachtungsmittel dienenden Drehspiegel angeordnet. Durch diese Anordnung
werden rasch aufeinanderfolgende Phasen eines einzigen Bewegungsverlaufes, insbesondere
auch unperiodische Vorgänge scheinbar gleichzeitig nebeneinander der subjektiven
Beobachtung zugänglich gemacht.
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Die Verwendung eines bewegten Spiegels in Verbindung mit unterbrechenden
Elementen ist insoweit bekannt, als durch den Spiegel ein festes Aufstellen eines
photographischen Apparates ermöglicht wird, der zum Registrieren eines Vorganges
dient. Dabei bildet der Spiegel funktionell einen Bestandteil des photographischen
Apparates.
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Demgegenüber wird bei der Erfindung das Spiegelbild des Objektes durch
die Stroboskopscheibe hindurch betrachtet, also der Spiegel dazu benutzt, einzelne
rasch aufeinanderfolgende Bilder nebeneinanderzulegen und ganze Gruppen solcher
Bilder unter Berücksichtigung der Trägheit des menschlichen Auges subjektiv beobachtbar
zu machen.
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Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. z bis 4 eine Ausführung der
Erfindung. Fig. i zeigt die Anordnung in schematischer Darstellung. Fig. 2, 3 und
4 lassen das Stroboskop in Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht erkennen.
In Fig. 5 und 6 sind Beobachtungsbeispiele dargestellt.
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Der schematische Verlauf der Beobachtung ist aus Fig. i erkennbar.
Der Beobachter A blickt durch die umlaufende Unterbrecherscheibe B über den Spiegel
C auf das Objekt D. Die Unterbrecherscheibe B liefert dem Auge, entsprechend
der Schlitzzahl, Schlitzbreite und Umdrehungszahl, rasch hintereinander kurze Momentbilder
des Ob-
jektes. Bleibt der Spiegel stehen, so ist das bekannte stroboskopische
Beobachtungsverfahren gegeben.
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Bewegt sich aber der Spiegel von I nach II nach III, so erscheinen
dem Auge die Bilder des Objektes nebeneinander, d. h. in Richtung der Strahlen I',
II' und III'. Bewegen sich Unterbrecherscheibe und Spiegel sehr rasch, so entsteht
für das menschliche Auge der Eindruck, als ob die drei Bilder in Richtung I, II
und III gleichzeitig vorhanden seien; in Wirklichkeit sind es aber Phasen eines
einzigen Vorganges, die außerordentlich rasch aufeinanderfolgen. Es kann z. B. das
Objekt D in 2o Einzelbildern beobachtet werden, deren zeitlicher Abstand j e ;/iooo
Sekunde beträgt. Dabei ist es gleichgültig, ob die zu beobachtende Änderung des
Objektes periodisch
oder unperiodisch verläuft. Wiederholt man
die Bewegung des Spiegels nach einer Zeit, in der das Auge diesen Eindruck aufnehmen
konnte, so kann man wiederum eine Gruppe von Einzelphasen des Vorganges in der beschriebenen
Art beobachten usf.
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Die Bewegung von Unterbrecherscheibe und Spiegel wird durch eine gemeinsame
Antriebsquelle veranlaßt. Dabei sind die Umlaufzahlen so aufeinander abzustimmen,
daß, wie geschildert, eine Reihe von Einzelbildern scheinbar gleichzeitig vor dem
Auge erscheint, dann eine Pause eintritt, in genau festgelegtem Abstand eine zweite
Gruppe von Einzelbildern auftritt, dann wieder eine Pause, eine dritte Gruppe usw.
Die Zeit, während der ein Einzelbild dem Auge ausgesetzt wird (z. B. 1/700o Sekunde),
ebenso der Zeitabstand, in dem diese Einzelbilder aufeinanderfolgen, (z. B. 1/200
Sekunde) und die Dauer der dazwischenliegenden Pause (z. B. 1/5 Sekunde) muß jeweils
dem zu beobachtenden Vorgarige angepaßt werden. Das ist möglich durch Änderung der
Motor- und Spiegeldrehzahl bzw. durch Einsetzen von Schlitzscheiben mit verschiedener
Schlitzzahl. Eine für viele Beobachtungen günstige Motor-, d. h. Schlitzscheibendrehzahl
ist iooo Uml./min, dazu eine Untersetzung zwischen Motor und Spiegel von im Mittel
12 : i.
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Die technische Ausführung des Stroboskops ist in Fig. 2 bis q. an
einem Beispiel dargestellt. Der Motor a treibt unmittelbar die stroboskopische Scheibe
c und über ein Getriebe b den Polygonspiegel e an. Der Beobachter betrachtet durch
die Schlitze d der Scheibe c über den Polygönspiegel e hinweg das Objekt, z. B.
eine singende Flamme.
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Solange sich einer der sechs Spiegel des Polygonspiegels e durch das
Beobachtungsfeld dreht, reihen sich in der oben angegebenen Weise die einzelnen
Phasen des Vorganges nebeneinander. Bis der nächste Spiegel in das Beobachtungsfeld
tritt, hat das Auge Zeit, den Eindruck aufzunehmen. Jetzt wird die nächste Gruppe
von Einzelbildern sichtbar. Darauf folgt wieder eine Pause, dann wiederum eine Bildgruppe
usf.
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Fig. 5 stellt dies für 1/2 Umlauf des Pölygonspiegels dar. Das einzelne
Flammenbild ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Beispie Isweise kann die Beobachtungszeit
für das 'einzelne Bild 1/7ooo Sekunde, der Abstand zwischen zwei Bildern 1/2oo Sekunde
sein. Auf diese Weise zeigen sich dem Auge scheinbar gleichzeitig 12 Einzelbilder,
und der Abstand von Bildgruppe zu $ildgruppe beträgt 1/5 Sekunde, also eine für
das Auge ausreichende Aufnahmezeit.
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Fig.6 veranschaulicht als Beispiel einer völlig unperiodischen Beobachtung
eine einzelne Bildgruppe bei Beobachtung einer sensitiven Flamme, die gerade von
einem Orgelpfeifenton beeinflußt wird. Beobachtungszeit des einzelnen Bildes: 1/700o
Sekunde, Zeit zwischen zwei Bildern: 1/20o Sekunde. Die Darstellung zeigt deutlich,
wie die einzelnen Phasen eines solchen Vorganges der subjek. tiven Beobachtung zugänglich
gemacht werden.
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Weitere Beispiele der technischen Anwendung sind die Untersuchung
von Glimmlampen und anderen Einrichtungen mit elektrischen Entladungsvorgängen.
Bei geeigneter Abmessung der Vorrichtung kann eine ganze Periode in einzelnen Bildern
nebeneinandergelegt werden, beispielsweise: dunkle Anode, schwach leuchtende Anode,
voll leuchtende Anode, schwach leuchtende Anode, dunkle -Anodekathode, schwach leuchtende
Kathode, hell leuchtende Kathode, schwach leuchtende Kathode, dunkle Kathode usw.
Ebenso lassen sich Schwingungen von Mechanismen, Strömungsvorgänge bei Flüssigkeiten,
Kavitationsvorgänge usw. untersuchen, wenn sie entsprechend stark beleuchtet werden.
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Vor allem aber eignet sich die beschriebene und dargestellte Vorrichtung
zur Erforschung der schallempfindlichen Flamme. Im Zusammenhang mit der sensitiven
Flamme läßt sich die Vorrichtung auch als Übungsgerät für Musiker, Sänger und Sprecher
verwenden. Der reine Ton der Flöte oder Violine z. B. ergibt andere Formen der Flamme
als ein unrein angeblasener bzw. angestrichener Ton. Der Schüler kann dies mit Hilfe
der Vorrichtung unmittelbar beobachten und sich daran üben.