19.3. Стробоскопический эффект.

Если быстро вращающееся тело освещать импульсами света,

частота следования которых совпадает с круговой частотой вра-

щения, то наблюдатель будет видеть тело как бы неподвижным.

Это позволяет рассматривать особенности его поверхности или

какие-либо ее изменения, не останавливая вращения тела.

А.с. 515 936: Способ определения окружных люфтов транс-

миссий с ведомым и ведущими валами, заключающийся в том, что

на ведомом валу наносят базовую метку и вращают его с опреде-

ленной и постоянной угловой скоростью, отличающийся тем, что

с целью повышения точности определения люфтов, освещают базо-

вую метку стробоскопическими импульсами с частотой при кото-

рой метка кажется неподвижно изменяют синхронно скорость вра-

щения ведущего вала и частоту импульсов и определяют угол

отклонения метки от первоначального ее положения, по которому

судят о люфтах трансмиссий.

Если частоты световых импульсов и вращения тела несколь-

ко отличаются, то будет наблюдаться кажущееся вращение тела,

скорость которого гораздо меньше действительной скорости вра-

щения. Сказанное справедливо и для поступательного (колеба-

тельного) движения тел.

Стробоскопический эффект лежит в основе кино. Отдельные

изображения последовательных стадий движения, быстро сменяя

друг друга, создают иллюзию непрерывного движения. При этом

важную роль играет особенность нашего светового восприятия -

инерционность, глаз как бы "видит" изображение предыдущего

кадра некоторое время после того, как экран погас.

Движение в кинофильме может быть ускоренным или замед-

ленным в зависимости от соотношения частот сьемки и воспроиз-

ведения, что используется для визуализации быстро - или мед-

ленно - протекающих процессов.

Несмотря на свою простоту, стробоскопический метод может

являться основой многих тонких исследований.

А.с. 255 684: Фазовый способ измерения длины волны уль-

тразвука, основанный на использовании стробоскопического эф-

фекта при помощи бегущих ультразвуковых волн, отличающийся

тем, что с целью повышения точности, модулируют одну из бегу-

щих ультразвуковых волн, освещаемых пучком света, по фазе,

наводят последовательно ось фотоэлектрического микроскопа на

максимум освещенности видимого изображения и по расстоянию

между соседними максимумами судят о длине ультразвуковой вол-

ны.

В заключении отметим, что стробоскопический эффект явля-

ется ярким проявлением закона согласования ритмики частей

системы.

19.4. Муаровый эффект.

При наложении двух систем контрасных полос возникает

узор, образованный их сгущениями в местах, где полосы одной

системы попадают в промежутки между полосами другой системы.

Возниконовения таких узоров называют муаровым эффектом.

Простейший муаровый узор возникает при пересечении под

небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных полос

(линий). Небольшое изменение угла поворота одной из систем

ведет к значительным изменениям расстояния между элементами

муарового узора.

19.4.1. Муаровый узор образуется также при наложении

двух непересекающихся систем равноудаленных параллельных ли-

ний, когда величина шага одной из систем слегка отлична от

другой. При этом, чем меньше разница в шаге, тем больше расс-

тояние между муаровыми полосами. Это позволяет получить ко-

лоссальное увеличение (в миллионы раз) разницы в ширине про-

межутков между линиями. Иначе говоря муаровый эффект дает

возможность визуально без применения оптических систем, обна-

руживать ничтожные отклонения в почти одинаковых периодичес-

ких структурах. В настоящее время метод муара широко применя-

ют при контроле точности делительных устройств для

изготовления дифракционных решеток.

19.4.2. Муар возникает на электронной микрофотографии

двух кристаллов, наложенных таким образом, что их атомные ре-

шетки почти совпадают. Любой деффект нарушающий регулярность

структуры кристалла, четко проявляется в муаровом узоре. Уве-

личение при этом таково, что позволяет видеть смещения ато-

мов, величины которых меньше диаметра самого атома.

19.4.3. Если две решетки из равноудаленных параллельных

прямых, несколько отличных по вельчине шага, двигать одну от-

носительно другой в направлении, перпендикулярном линиям, то

полосы муарового узора будут двигаться со скоростью гораздо

большей, чем относительная скорость движения самих решеток.

При этом направление их движения совпадает с направлением от-

носительного смещения решетки с меньшим шагом. Таким образом,

малое перемещение одной из решеток приводит к значительному

перемещению полос муара, которое легко обнаружить и измерить.

А.с. 297 861: Способ определения деформаций по картине

муаровых полос, отличающийся тем, что с целью повышения точ-

ности измерения деформаций, определяют отношение скоростей

взаимного премещения деформированной и эталонной сеток и ско-

рости перемещения муаровой полосы и по величине этого отноше-

ния судят о величине деформаций.

Описанное проявление муарового эффекта издавна использу-

ется во всех измерительных приборах, обладающих нондусом, та-

ких, как микрометр или штангенциркуль.

19.4.4. С помощью эффекта муара можно визуализировать

ничтожные изменения показателя преломления прозрачных сред,

помещая их между решетками. Так, например, можно визуально

изучить динамику расстворения двух веществ.

19.4.5. Этот же принцип позволяет производить экс-

пресс-анализ качества оптических деталей. Линзы помещают меж-

ду решетками, наличие выпуклой линзы увеличивает элементы му-

арового узора, вогнутой - уменьшают. При этом обе линзы

поворачивают узор в противоположных направлениях на угол,

пропорциональный фокусному расстоянию. В местах неоднороднос-

тей структуры или формы линз линии узора искажаются.

Еще пример контроля оптики!

А.с. 515 937: Интерференционный способ измерения клино-

видности оптических прозрачных пластин, заключающийся в том,

что пучок света от лазера фокусирует с помощью обьектива в

плоскость отверстия в экране, за которым установливают конт-

ролируемую пластину, отличающийся тем, что с целью повышения

точности и производительности измерений, от контролируемой

пластины при ее фиксированном положении получают прозрачную

копию интерференционных колец, поворачивают пластину в ее

плоскости на 180, накладывают интерференционную картину на

копию и по ширине муаровых полос, образовавшихся от наложе-

ния, измеряют клиновидность платины.

Множество муаровых узоров можно получить, совмещая ре-

шетки, образованные самыми различными линиями, например кон-

центрическими окружностями, спиралевидными волнообразными или

радиально исходящими из точки линиями и даже семействами рав-

номерно расположенных точек. Таким образом можно моделировать

многие сложные физические явления, такие, как взаимодействие

электростатических полей, интерференция волн и другие. Подоб-

ными методами решаются некоторые задачи архитектурной акусти-

ки.

В Японии предложено использовать муаровый эффект для

составления топографических карт предметов. Обьект фотографи-

руют через решетку из тонких нитей, сбрасывающую на него чет-

кую тень. Тень деформируется в соответствии с рельефом обьек-

та и при взаимодействии ее с реальной решеткой возникает

муаровый узор, наложенный на изображение обьекта. На фотогра-

фии расстояние между линиями муара соответствует глубине

рельефа. Такой метод очень эффективен, например, при изучении

деформации быстровращающихся деталей, при анализе обтекания

тел поверхностным слоем жидкости в медицинских исследованиях

анатомического характера.

Универсальность метода муара, простота преобразования с

его помощью различных величин, близка к ИКР, высокая разреша-

ющая способность - все это говорит о том, изобретатели еще не

раз обратятся в своей практике к муаровому эффекту.