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  • 1 # 工學腦洞

    我想沒有什麼答案比直觀的去看一個小球運動更加的合適和容易理解了。

    為了實現這一目標,常規的做法可以利用函式訊號發生器配合示波器來模擬不同頻率波形的運動,這種方法可以完美的得到想要的結果,然而,無論是示波器亦或是函式訊號發生器都很難見於日常生活中,因此,我用身邊現有的電腦和大家日常廣泛使用的軟體,來實現不同頻率的小球運動,具體方法如下:

    準備條件個人計算機一臺Office系列PowerPoint軟體一份操作方法利用PowerPoint軟體插入一份圓形圖案設定動畫,進行自定義移動路徑,實現小球往復移動改變小球動畫每秒的持續時間,根據時間與頻率的公式可知,小球動畫移動一個週期需要0.01s,則意味著小球在做100Hz頻率的移動最終結果

    1Hz移動

    物理原因分析之視覺暫留現象

    透過上述影片可以發現,小球運動頻率越高,小球越看起來好像靜止不動的,這種現象在物理上稱之為視覺暫留現象,那麼,什麼是視覺暫留現象呢?

    視覺暫留現象的本質是光和視網膜的相互作用,進而致幻視網膜所產生的一系列視覺作用,具體表現為,當光的作用暫停後,視網膜仍然會保留一段時間的影像。

    研究表明,這種視覺暫留現象的原因是由視神經反應速度所造成的,人類視神經反應速度的大約為0.06秒,頻率約為16Hz,這一反應速度使得人眼視神經對於不同頻率的光有著不同的暫留時間。

    日常生活中的萬花筒和日光燈等都對人有視覺暫留現象,因而人眼無法觀察到燈光忽明忽暗的狀態,因為燈光的頻率遠遠大於人眼視神經的反應速度。

    而對於萬花筒這種類似結構的研究將會更早。在公元165年左右,托勒密在他的書“ 光學”中描述了一種旋轉陶輪的輪子,上面有不同的顏色。他注意到不同顏色的扇區如何混合成一種顏色,以及當車輪旋轉速度非常快時,點如何以圓圈形式出現。當橫跨光碟軸繪製線條時,它們使整個表面看起來具有均勻的顏色。

    圖 Michael Faraday用齒輪或輻條旋轉輪子的實驗插圖(1831)

  • 2 # 星辰大海路上的種花家

    一個高速的小球來回運動,頻率為50kHz以上的?問視覺看到什麼?

    從理論上來看我們會看到一個來回跑的小球,但事實上我們只能看到一個在某處突然出現又突然不見的小球,這並不是肉眼欺騙了我們,非常正常的一個視覺暫留現象!

    一、什麼是視覺暫留?

    肉眼在觀察景物時,從視網膜捕捉到光訊號轉換成生物電向大腦傳送需要一段時間,在消失後,視覺會因為生物電訊號傳播的時間差所保留,這種殘留在視覺中的影像稱為“視覺後像”,而這種現象被稱為視覺暫留!

    視覺暫留是能看到早期電影的基礎,其實現代電影也同樣如此,因為我們無法制造處如自然界無縫切換的“現場直播”,只能以一張張的照片來欺騙眼睛和大腦,讓大腦這個超級影片處理器連貫起來成一個前後銜接的自然動作!

    當然視覺暫留還有一個巨大的風險,比如轉動的車床或者銑床前使用了頻閃效應的燈具,比如日光燈,就非常危險,當轉速和頻閃成比例時,轉動的夾具看上去就像靜止了一樣,如果此時手不小心觸碰到極可能發生事故!因此頻閃效應的燈具是嚴禁使用在轉動裝置的工作場所的!

    二、我們看到運動的高速來回的小球會怎麼樣呢?

    早期電影的播放頻率是24fps,即每秒24張,即可欺騙我們的肉眼,這是測算出來的,因為肉眼反應的速度大約是16fps,24fps已經超過這個頻率,那麼我們只能看到一個連續畫面!我們的極限解析度大約只有1/16,即使反應再快的人就算他是1/24,那麼50HZ來回擺動的小球,從理論上,在這個週期中我們能看到50/16≈3次,如果反應超快,比如1/24S,那麼50/24≈2次,因為兩者都不能除盡,很明顯看到這個小球位置會逐漸移動的!

    三、為什麼高速旋轉的車床可能會處在靜止狀態,但肉眼看50HZ的小球會移動呢?

    這是因為光源不一樣,高速旋轉的車床在頻閃燈整數倍速度旋轉時相當於播放電影,每一幀都在轉到了同一位置放給我們看,所以看起來就是靜止的,而50HZ的小球的位置卻是根據每個人肉眼反應速度不一樣而在不同的位置看到,因此這個小球並不會始終在原地出現!

    所以如你所以為的連續世界在普朗克看來就是一份份的世界,但事實上我們眼睛看到還是一份份的世界,可能我們永遠都看不到真正的連續世界,因為無論是世界還是我們本身,本來就是一份份的!

    是不是很殘酷?我們看到的一張張照片連起來的世界!而世界也是這樣!

  • 3 # 甜甜向上精心創作

    粗細等於小球直徑的線段。

    視覺暫留,人眼的一種特性。人眼在觀察外界的景物時,即使外界的景物消失了,景物在視網膜上的像並不馬上消失,而是保留0.1s的時間,這種現象叫做視覺暫留。黑暗的夜晚,點燃一支香菸,手拿香菸在空中快速畫圈,會看到一個光圈,這就是因為視覺暫留。視覺暫留最成功的應用之一,就是電影技術。電影放映機每秒向銀幕投放24幀畫面,每幀畫面在銀幕上停留大約0.04s時間,在更換畫面時有一種裝置將放映機鏡頭遮擋住,使銀幕出現暫時黑暗。因此,銀幕上相繼出現的畫面的時間不到0.01s,由於視覺暫留的原因,人們就感覺銀幕上的畫面是連續的。

    往復運動的小球,頻率50kHz以上,也就是說,往復一次的時間不到0.00002s,最少小球往復5000次的過程能同時出現在視網膜上,所以,人眼根本覺察不到小球位置的變化,看到的是小球經過的路徑上,小球處處都在,也就是說,是由小球畫出的一條線段。

  • 4 # 現場可程式設計邏輯閘陣列

    從理論的角度來看,我們會看到一個來去去去的小球,但實際上,我們只看到一個突然出現在某處突然消失的小球。 不是因為肉眼在欺騙我們。 這是非常正常的一個視覺暫留現象!

    一、什麼是視覺暫留?

    肉眼觀察場景時,光訊號需要一段時間才能從視網膜上拾取並轉換為生物電,然後傳輸到大腦。 消失後,由於生物電訊號傳播時間的差異,視覺將得以保留。 視覺中的殘留影象稱為“視覺餘像”,這種現象稱為視覺殘留!

    視覺暫留是能夠觀看第一部電影的基礎。 實際上,現代電影是相同的,因為我們無法建立從自然世界無縫傳遞的“直播”。 我們只能用照片來欺騙我們的眼睛和大腦大腦,即超級影片處理器,始終變成來回連線的自然運動!

    二、我們看到運動的高速來回的小球會怎麼樣呢?

    早期電影的播放速率為24 fps,或每秒24幀,這可能使我們的肉眼受到矇騙。 這是因為肉眼的速度約為16 fps。 24 fps超出了此速率,因此我們只能看到一個連續的幀影象! 我們的極限解析度只有大約1/16。 即使快速反應的人是1/24,球也以50 Hz的頻率來回搖擺,理論上我們可以在這個週期中看到50 /16≈3次,如果反應超快,例如1 / 24S,則 50 /24≈2倍,因為二者不可分割,所以很明顯,球的位置會逐漸偏移!

    我們看到的一張張照片連起來的世界!而世界也是這樣!

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