7.8. Жужжание и стробоскопический эффект

Если пожужжать на определенной частоте, можно «остановить» вращение пропеллера самолета или лопастей вентилятора. Эта иллюзия вызвана стробоскопическим эффектом. Если жужжать на частоте чуть более низкой, чем частота вращающегося объекта, стробоскопическая картина будет медленно вращаться в том же направлении, а если на чуть более высокой — в противоположном направлении.

Если пожужжать, глядя в то же время на телевизионный экран с достаточно большого расстояния, можно получить тот же эффект остановки движения. Жужжание приводит к появлению линий на экране — стационарных при одной частоте жужжания и движущихся вверх или вниз при слегка измененных частотах. Этот эффект имеет место только при образовании изображения из отдельных строк, как это делалось при использовании в телевизорах вакуумных кинескопов. С современным телевизором, имеющим плазменный или жидкокристаллический экран, это не получится — у них изображение формируется иначе.

Чтобы понять, как жужжание влияет на зрение, я сделал бумажный шаблон и поместил его на диск проигрывателя для виниловых пластинок. Шаблон состоял из чередующихся белых и черных секторов, расширяющихся от центра к периферии, угол каждого сектора составлял 1°. Я осветил шаблон солнечным светом (освещение люминесцентной лампой не годится — она светит мигающим светом), включил проигрыватель, и он стал вращаться, делая 33,3 оборота в минуту (частота вращения проигрывателя для виниловых пластинок). Поскольку я не мог все время жужжать на определенной фиксированной частоте, я прижал подбородок к маленькому динамику, который колебался с частотой 100 Гц (он питался от звукового генератора). И когда я включил звуковой генератор, вместо вращающегося на поворотном столике шаблона застыло размытое тусклое его изображение — эту иллюзию остановки движения вызвал стробоскопический эффект. Почему в этом и других примерах колебания (динамика, подключенного к звуковому генератору, или голоса при жужжании) «останавливают» вращение?

ОТВЕТ • Жужжание или дрожание головы, прижатой к работающему динамику, — все это вызывает периодические движения глаз в вертикальном направлении. Если эти колебания происходят на правильной частоте, изображение на сетчатке предмета, движущегося через поле зрения, остается в одном и том же положении в течение большей части колебательного цикла движения глаза.

Допустим, я смотрю на опускающуюся в поле моего зрения секцию шаблона, стоящего на поворотном столике. В это время мой глаз тоже опускается при колебаниях динамика, так что секция продолжает проецироваться на ту же самую часть сетчатки моего глаза и потому кажется неподвижной. Когда глаз начинает двигаться вверх, изображение секции сдвигается по сетчатке, но только на короткое время. Очень быстро исходное изображение черно-белого шаблона опять возвращается на прежнее место на сетчатке. Моя зрительная система усредняет яркость изображения за период колебаний. Участки сетчатки, на которые в течение большей части периода колебаний проецируются освещенные участки шаблона, воспринимаются как яркие. Те места, на которых большую часть периода попадают изображения темных частей шаблона, воспринимаются (по контрасту с яркими) как темные. Таким образом, черно-белый шаблон кажется неподвижным.

Изображение на экране телевизора создается горизонтальной разверткой: электронный луч пробегает строку за строкой от верхнего края экрана к нижнему. Обычно затухание яркости каждой строки незаметно из-за большой скорости развертки и инерционности зрения. Когда я начинаю жужжать на соответствующей частоте, движения моего глаза за счет стробоскопического эффекта останавливают развертку. В течение всего периода колебаний на моей сетчатке отпечатывается темная горизонтальная линия — это образ линии на экране, когда старое изображение уже исчезло, а новое еще не появилось. Поэтому на экране я постоянно вижу темную линию.