生活科學－視覺－正轉還是逆轉？

電風扇的葉片或飛機的螺旋槳看起來與旋轉的方向一點點的逆向轉動，這種情形在看電視或電影時常常出現。當直升機螺旋槳一開始啟動時，要克服慣性與扭力矩，會逐漸轉得越來越快，雖然一開始因為轉速變化的關係而看不清楚，但是逐漸可以看到清楚的翼面掠過的現象。

不管扇葉或翼面有幾枚，功能都是將空氣往另一方向送出，轉動的方向則是與攝影機的運作機制有關，電視、電影中那些看似連續的畫面，其實都不是連續的，即使鏡頭移動，也都是分隔的畫面。但是人的眼睛無法辨識這些連續播放但實質上是不同的畫格，而殘留的影像則將下一幅影像串聯在一起，造成連續動作的視覺效果。

以電風扇的A、B、C三枚翼面來說，在每畫格1/24秒的機制中，三枚各相隔120度的翼面若一開始的轉速僅能順時針旋轉90度，那麼在0秒及第1/24秒的這兩個畫面之間，翼面A可以從0度轉到90度，翼面B可以從120度轉到210度，但是人眼看到的是翼面B於0秒時在120度的殘留影像與翼面A於1/24秒轉到90度的明確影像接續在一起，所看到的就是翼面一點一點的逆時針旋轉。

後來轉速若能增加到順時針旋轉120度，在兩個畫格之間，翼面A可以從0度轉到120度，翼面B可以從120度轉到240度，這時看到的是翼面B的殘留影像與翼面A的明確影像重疊在一起，這時會發現翼面像是靜止的。

當馬力逐漸升溫，若轉速增至順時針旋轉150度，在兩個畫格之間，翼面A可以從0度轉到150度，翼面B可以從120度轉到270度，而眼睛所看到的是翼面B於120度的殘影與翼面A在150度的實像重疊在視網膜上，所看到的就是翼面一點一點的順時針旋轉。

頻率的觀念對學生來說是有點抽象的觀念，那不如用最親近他們生活的時鐘當做例子吧！台灣室內日光燈的閃爍頻率是120赫，也就是每秒可以出現120次的明滅現象。之所以為120赫，是因為台灣的交流電頻率為60赫，交電流的每個周期可以讓日光燈在升往波峰及降至波谷的波段亮起來，而在通過波峰及離開波谷的波段暗下去，因此一個完整的交流電周期等於是日光燈兩個明滅周期。

假設把日光燈的明滅週期由原本的一次1/120秒延長成一次60秒（和秒針轉一圈同步，等於是一分鐘的時間，應該很貼近生活吧！），當時鐘的秒針指在刻度12的時候是第一次觀察到，當秒針繞行一圈（也就是花費60秒）再度回到刻度12時是第二次觀察到，眼睛會看到秒針一直停留在刻度12。也就是說，日光燈明滅週期與秒針同步時，會讓我們看成是秒針沒有移動過。

接著把日光燈的明滅週期稍微縮短，假設為明滅一次需要花費50秒，所以在第二次看到秒針時，它會出現在刻度10的位置，第三次則會指在刻度8的位置，這些連續的現象看起來會讓人認知為秒針正在逆時針轉動。家裡的電風扇剛啟動和關掉時，會看到它有時是順時針轉動，有時是逆時針轉動，也是這種原因。