第三届五四青年智力竞赛部分试题解答（二）

杨益森

第7题

题目:

晚上在日光灯照耀下，启动电风扇后，可以看到扇叶由慢到快地加速旋转。但是在连续加速过程中，有时看起来扇叶好象是静止不动的，有时又仿佛在缓慢地倒转。这种现象叫“频闪现象”，可以用来测转速，若已知转速是1500转/分，三片扇叶的间隔都是120°，那么，此时扇叶看起来是——的。

a、正转。b、仿佛倒转。c、好象静止。

答案:C

解题:

夏日的夜晚，日光灯发出青白色的柔光，投射在电风扇上。按下电钮，电风扇徐徐启动，吹起阵阵凉风，使人感到非常舒适。奇怪的是，随着电扇转速的变化，电扇叶片有时象是静止不动的，有时又象是在缓慢地“倒转”。这到底是怎么一回事呢?

说起来，这和电影有某些相似之处。电影摄影机把连续运动的过程按时间顺序分割成一幅幅逐渐变化的静止画面，记录在胶片上。一般是每秒二十四幅画面。当用放映机以同样速度依次重放这些静止画面时，由于人类视觉具有瞬间保留印象的特性，就会产生连续运动的感觉。

例如，一个指针的顺时针旋转可以分割成依次相差45°的画面(每个画面在时间上相差1/24秒)。而一个逆时针旋转的指针也可以分割成类似的画面。

但是当指针的转速加快时，在1/24秒内转动的角度可以超过180°，比如说可以达到315°，那么，这时胶片上记录的顺时针快速旋转，就与逆时针慢速旋转没有什么两样了。在影片放映时，快速正转的指针就会变成了慢速倒转。有时，我们在电影中看到坦克的履带或汽车轮子“倒转”，就是这个道理。

当指针转速恰好与电影摄影机“同步”时，譬如说每秒转24周(或其整数倍)，那么，在1/24秒内刚好转一圈(或整数圈)，指针又回到原来的位置，胶片上记录的就是完全相同的画面，影片放映时就会得到“静止”的错觉。

日光灯并不是连续发光的，而是随着交流电的频率不停地闪烁，断续地将物体照亮。只是因为我们视觉有瞬时保留印象的特性，在一般静止或慢动物体下感觉不到这种闪烁。其实日光灯照亮运动物体象电影摄影机那样将连续的运动过程分割成一个个静止的画面。当电扇转速与电源频率同步时(100n转/秒，n是自然数)，这一个个静止的画面将是完全相同的，反映到眼睛里，就会觉得电扇是“静止”不动的。

由于三片扇叶相似，而且间隔120°均匀分布，所以当转速为100n转/秒的三分之一或三分之二时，也可以看到“静止”的画面，当然，这时三片扇叶交换了位置。比这些速度略低时，可见到缓慢“倒转”；比这些速度略高时，可见到缓慢“正转。”

由于这些现象是光源以一定频率闪动造成的，故叫作频闪现象。

在车间里，高速旋转的工件和卡盘在日光灯照耀下会产生静止或倒转的错觉，它诱使工人去排除实际上并不存在的“故障”，导致严重的工伤事故。所以在机床上严格禁止使用日光灯。当必须使用日光灯时，要三个灯一组，分别接入三相电源中，以克服灯光的闪烁，避危频闪现象带来麻烦。

工程师们常常使用频闪灯照明，使高速旋转的机件“静止”下来，以便于观察和研究。