技术上的“时间显微镜”_教学参考-查字典物理网

技术上的“时间显微镜”

查字典物理网 2012-12-29

在前面已经讲过一种利用电影的“时间放大镜”，这里我们要讲另一种能得到类似效果的方法。

我们已经知道，当那每秒钟转25圈的黑白扇形相间的圆盘（图290）受到每秒钟闪烁100次的电灯照射的时候，我们的眼睛会觉得它好像不在动。现在让我们设想光闪烁的次数是每秒钟101次。光闪烁的次数增多了，那末在前后两次光闪烁的时间间隔里，圆盘就不能和以前一样恰恰转完1／4圈了，也就是说，黑白扇形一定来不及转到跟原来相当的位置上。

这时候我们的眼睛看到它落后了一个圆周的1／100。在光第二次闪烁的时候，眼睛又看到它落后了一个圆周的1／100，依此类推。我们看到这个圆盘好像是在向后转，每秒钟转1圈。运动看上去好像慢到了只有原来实际的1／25。

不难想象，如果要看出同样的慢运动，不过不是在相反的方向上，而是跟实际相同的方向上应该怎么办。这只要把增加光闪烁的次数改成减少光闪烁的次数就成。例如，在每秒钟闪烁99次的时候，我们就觉得圆盘是在向前转，每秒钟转正圈。

这里我们就有了慢到只有原来的1／25的“时间显微镜”。可是也完全可能得到比这更慢的运动。例如，如果把光闪烁的次数变到每10秒钟999次（也就是说每秒钟99．9次），那末我们就会觉得圆盘好像是10秒钟转1圈，也就是说它慢到只有实际的1／250。

任何一种迅速的周期运动都可以使用上面所讲的方法，使它慢到我们的眼睛所希望的程度。这个方法使我们可以很方便地去研究极快的机件的运动，用时间显微镜把它们变慢到实际速度的1／100、l／1000。

最后，让我再来介绍一种测定枪弹飞行速度的方法，这方法也是根据转盘的旋转数可以精确地测出而想出来的。用硬纸做一个圆盘，盘面上画有黑的扇形，并且有折转的边缘，这样圆盘就有了打开的圆筒形盒子的形状。把圆盘装在一个很快转动着的轴上（图291）。放枪的人对准这个圆盒子的直径开枪，把盒子的边缘打穿两个洞。假如这盒子是不动的，那末这两个枪眼一定会落在一条直径的两头。但是这盒子是旋转着的，所以在枪弹从盒这边飞到那边的时间里，盒子还来得及转动一小段路，因而枪弹出盒子的地方就不会是b点而是C点。盒子的转数和它的直径是知道的，因此就可以根据bC弧的长短来计算枪弹飞行的速度。这是一种不很复杂的几何学问题，凡是对数学稍微有点研究的读者，都不难把它算出来。

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