2013年1月10日

科學玩具-視覺-變色陀螺


曾經看書上有一種可以將黑白圖案變成彩色的奇怪陀螺,只要將圖案以黑白兩色列印出來,貼在厚紙板上並沿著圓形剪下來,再用牙籤從中心點穿過去就製作完成了,在變色陀螺正面上畫的那些特殊圖樣,原本只有黑白兩種色彩,但是當陀螺旋轉的時候,因為我們眼睛視覺細胞的感光程度、視覺暫留和日光燈閃爍的特性,會看到彩色色彩出現,真不可思議。這類圖案以最初的發現者命名,稱為Benham陀螺。
省電燈泡下的旋轉,只能看到灰色色帶(樣式一)

省電燈泡下的旋轉,只能看到灰色色帶(樣式二)

省電燈泡下的旋轉,只能看到灰色色帶(樣式三)

在學校的日光燈下旋轉,原本以為可以看到灰色的帶狀,但卻能發現帶狀上卻呈現出橘色和淡藍色。如果陀螺的重心夠低,轉得夠久,就可以長時間觀察這種現象。而顏色上的差異則跟日光燈的種類有關,例如,學校用的日光燈可以看到橘色和淡藍色交錯的色帶;而在家裡的日光燈則可以看到藍色、黃色以及粉紅色的色帶;而在省電燈泡(白晝光)的照明下,卻只能看到灰色,跟在白天戶外的陽光下一樣。

延伸問題:那麼究竟當做轉軸的牙籤應該穿過去多少呢?越多越好嗎?
同一個陀螺,轉速不同,觀察到的圖樣也稍有差異

同一個陀螺,在無日光燈而只有陽光的照射之下
有觀察到剛剛的顏色不見了嗎?

如果在陀螺正面上畫放射狀條紋圖案,當陀螺旋轉時,條紋圖案似乎朝相反的方向轉,這跟在高速公路上看其他車輛的鋼圈是一樣的現象,其實有時候電風扇也會這樣哦!看起來好像陀螺是朝相反的方向旋轉,或者暫時停住不動,其實這和光源閃爍頻率與白色圖框出現頻率的相對大小有關。

人類的眼睛可以接收色光而感受色彩,是因為不同顏色的色光有不同的波長所致,此外,接收受器的敏銳度也因顏色而異,像是波長最長的紅色光就是最能被接收的,所以紅色、黃色和綠色才被拿來當做紅綠燈的代表色。

如果圖案再複雜一點,例如有好多層比例一直減半的黑白色交替帶狀圈的話,轉速夠快時,內側會產生顏色,而逐漸減慢時,變成外側開始出現顏色。之所以會這樣,是因為每一圈所包含的黑白顏色數目不同所造成的。黑色數目多時,在慢速旋轉時可以看到彩色;相反的,黑色數目少時,則必須要快速旋轉才有彩色出現。
學校日光燈下的旋轉,卻能看到橘色與淡藍色色帶

旋轉轉速不同,則橘色與淡藍色色帶出現的位置也不同

我覺得這個圖案的表現就沒那麼好了,只能隱約地看到橘色出現

其實,關於這個陀螺還有許多未知的秘密哦~南部科學論壇的宜倫老師今年的科展就是以這個變色陀螺為主題,相信她和學生們對這一方面有更深入的探究。

所以啦!如果把陀螺厚紙板裝在風扇轉軸的話,只要按下開關,就可以輕輕鬆鬆地轉個不停,想看多久就看多久啦!

沒有留言:

張貼留言