尼普科夫圆盘

时间:2024-06-25 21:17:08

视觉欺骗在力学的应用中,最出名要算是 “尼普科夫圆盘”了。这种圆盘最早是装在电视上的。如图所示,厚实的圆盘边缘有12个小孔,它们的直径都是2毫米,而且小孔沿着一条螺旋线均匀地排列着,每一个小孔与中心的距离都比最近的那个小孔短一个小孔直径的长度。

尼普科夫圆盘

图 尼普科夫圆盘图示。

这个圆盘自有其特别之处。把它装在一个轴上,如图所示,把一个小窗装在它前面,同时在它后面放一张同样大小的画。快速转动圆盘,你会看到一个出人意料的现象。当圆盘转动时,从小窗户可以清楚地看到圆盘后面的那张画;当圆盘速度减慢时,就看不清那张画了;当圆盘停下来时,就彻底看不见画了,这时,你能看到的就只是透过小孔看到的东西了。

尼普科夫圆盘

图 奇妙的转动圆盘。

我们现在来分析一下其中的原因。我们可以慢慢转动圆盘,然后从小窗观察每个小孔经过小窗的情况。离小窗上部边缘最近的小孔就是离中心最远的那个。当圆盘转动得很快时,我们就可以通过这个小孔看到画面上最接近上部边缘的部分。而当比第一个小孔低的第二个小孔迅速通过小窗的时候,我们可以看到紧挨着第一条画面的第二条画面(图)……同理可知,只要圆盘转得足够快,我们就可以看到整幅画,就好像在小窗后面有一个和画一样大的洞。

我们可以动手做一个尼普科夫圆盘。为了让这个圆盘转得快一点儿,还可以在轴上系一根绳子。当然,安装一个小型发动机是最好不过了。

尼普科夫圆盘

图 尼普科夫圆盘的原理分析图示。