Cum măsori durata unui puls de bliț?

Question

Blițul unui aparat de fotografiat are o durată foarte scurtă, de ordinul cîtorva milisecunde, să zicem între 1 ms și 10 ms. Vrei să măsori această durată și, dacă se poate, vrei să știi și cum variază în timp intensitatea luminii blițului. Cum procedezi?

Acum există aparatură specială pentru asta, cu senzori optici rapizi și înregistratoare digitale de viteză mare. Dar măsurarea se poate face și cu ce are lumea în general prin casă. Eu de exemplu am reușit cînd eram prin liceu și nu aveam nimic digital sau electronic la îndemînă, nici fotodiode, nici osciloscop, deci știu că se poate.

Presupunem că blițul poate fi declanșat manual (apăsînd un buton, de exemplu) oricînd dorim.

Voi selecta soluția cel mai ingenioasă și care produce cele mai multe informații despre profilul în timp al pulsului de lumină.

Answer 1

Nu este un raspuns, desi m-am gindit la  repetitivitate, o distanta invers proportionala cu patratul intensitatii (dar care este suportul material?), sensibilitatea ochiului (clipit), oglinzi pentru marirea traseului, ba chiar si la un ventilator declansat simultan cu flashul -va umfla risul, nu-i asa? Faptul ca nu stiu diferenta de timp dintre declansare si emitere pare ridicol in absenta unei solutii.  Nu ne oferiti solutia liceeanului anilor  '80 pasionat de fizica si nu de sucit mintea fetiscanelor?

Comments

:-) Mai așteptăm. Dar e util că v-ați gîndit la oglinzi.

---

Elicea unui ventilator face o rotatie, de exemplu, in 25 ms. Lipesc pe elice un disc opac cu o gaura mica si pun in spatele lui o hartie fotografica (la lumina rosie). Declansez blitzul in partea opusa, developez hartia si masor cu un raportor unghiul la centru al imaginii. Mai departe este simplu. Se poate aprecia si evolutia in timp a intensitatii imaginii. Astazi nimeni nu mai are acasa un laborator foto si trebuie imaginata alta metoda.

---

Puriu, așa este, azi fotografiile se fac direct digital.

Ups!...

Answer 2

Nu am gandit f mult, dar cred ca o metoda ar fi :

Implica un dispozitiv de tip cub   cu 4 fete  acoperite cu oglinzi care se poate roti ( evident actionat de un motoras ) a carui viteza se cunoaste

relatia intre viteza de rotatie si distanta intre centrul axului ne da timpul efectiv de rotatie a unui punct oarecare  de pe suprafata unei oglinzi , subliniez oarecare.

Blitul se baga intr-o cutie  cu o singura gaura de diametru  cunoscut, cat mai exact. Momentan nu intereseaza distanta intre blitz si peretele cutiei.

o prisma  cu suport pentru difractia  razei emise de blitz

O camera obscura.

Se face un montaj astfel incat raza proiectata de blitz prin gaura cutiei sa treaca prin prisma si sa ajunga pe o parte din cubul rotitor - o  oglinda astfel incat sa se reflecte pe  o suprafata masurabila ( perete)

Se cunosc distantele fizice intre obiecte.
In mod normal in functionare ( rotire a dispozitivului) va aparea o raza pe perete a carei lungime este proportionala  cu timpul de functionare a blitzului .

Se poate repeta experimentul ( declansarea a mai multor blitz-uri) pentru a se stabili cu markeri ( de genul linii gri pe fond negru)  vizibilitatea  de-a lungul liniei aparute pe perete, ceea ce  ne da  forma graficului intensitatii  fasciculului. ceva in genul planselor de la oftalmolog , doar asezate liniar.

Nu sunt bun la calcule, am prezentant un principiu dar cred ca singura necunoscuta este timpul  functionarii blitului. Relatia viteza -diametru a globului se poate calcula in functie de intervalul estimat  de functionare a blitzului.

Comments

V-ați complicat mult, dar este în sfîrșit un principiu care ar putea funcționa. Felicitări.

De fapt nu aveți nevoie nici de prismă (apropo, difracția e altceva), nici de proiecția pe perete și nici de cutie cu gaură în jurul blițului. Motorașul cu oglinzi poate face singur toată treaba. Apare totuși necesitatea de a-i măsura viteza de rotație, ceea ce nu e ușor, dar se poate rezolva folosind același aparat foto, ba chiar în aceeași poză, de exemplu cu un led alimentat în curent alternativ de 50 Hz (perioadă de 20 ms) de la secundarul unui transformator.

Soluția mea a fost însă și mai simplă.

---

Probabil ca m-am complicat cu cutia gaurita si prisma, dar mi-am imaginat in prima faza o linie de lumina pe perete cam de un metru ,  dupa mi-am imaginat un dispozitiv.  Dupa aceea mi-am dat seama ca datorita variatiei intensitatii sursei nu va aparea o linie , ci o elipsa ( ceva gen cometa). Dupa aceea m-am gandit ca suprapusa pe markeri  ar fi mai evidenta daca ar fi colorata.

DE ce le-am ales: prisma deformeaza razele luminoase in spetru culorilor, iar unele sunt mai vizibile , altele mai putin vizibile, fiid vorba in esenta de lungime de unda. Reflexia lor in perioada de  timp suprapusa pe un perete cu markeri va arata sub forma eliptica ( linia de care spuneam)  . Maximul inaltimii ei si culoare dominanta ( sa zicem rosu , sau poate verde)  este de fapt intensitatea luminoasa la un moment dat blitului.  Cutia gaurita este pentru a limita fluxul luminos . Masurand grosimea liniei de pe perete putem face un grafic tip clopot Gauss a functionarii blitzului sa aflam si ce intensitate are , sa zicem, la momentul t+ 2ms

Cu doda si transformatorul e o alta mancare de peste, mai complicata. Ma gandeam la instrumente mai simple . ( pentru mine) . Initial vizualizam un motor electric cu eticheta constructorului , cu viteza de rotatie cunoscuta. gen motor 2,2 kw la 3000 rot/min. De aici in colo mai trebuie calculata raza intre oglinda si punctul de rotatie  si asezate oglinzile la o distanta care are viteza unghiulara este potrivita .

Ca si carcoteli: Frecventa furnizata de RENEL nu e niciodata fixa , este inter 50 si 60 Hz.. Ar fi necesar o calibrare a aparatului pentru o durata cunoscuta, de exemplu aprinderea unei surse un timp fix (de ex 1 s)  cu un dispozitiv de curent continuu si un cristal de ceas cu rezonanta fixa cunoscuta. dimensiunile liniilor de pe perete vor fi proportinale cu duratele de functionare.  Sau un baleiaj cu triac. Dar e complicat si nu mai indeplinim conditia de 'ce avem prin casa ' e mai mult de laborator.

Poate mai gresesc, dar sunt inginer, nu  fizician, e mai simplu la mine cu metru, subler  si trigonometria.

---

Ultima dată cînd am măsurat frecvența tensiunii de la priză în România era pe la 49 Hz. Mi s-a spus că e întotdeauna mai leneșă decît frecvența nominală de 50 Hz, așa că nu-mi imaginez să bată spre 60. În orice caz, chiar și dacă s-ar abate cu 20% față de frecvența nominală (ceea ce e extrem de improbabil), duratele măsurate ar fi încă suficient de bune pentru un experiment așa de simplu. Una e să știi că pulsul blițului e între 1 ms și 10 ms, și mult mai bine e dacă știi că e între 3 ms și 4 ms.

Turația nominală a unui motor este și ea doar cu titlu informativ. Dacă motorul e sincron atunci eroarea e exact aceeași ca la frecvența rețelei, iar dacă e asincron atunci eroarea e și mai mare. N-am rezolvat nimic.

Proiectarea blițului pe ecran face ca lumina care mai ajunge în aparatul foto să scadă semnificativ, cu mai multe ordine de mărime. Dacă în plus o mai și separăm pe culori, s-ar putea ca aparatul să nu mai vadă nimic. Cel mai bine e ca aparatul să se uite la bliț direct în reflexia oglinzii de pe motoraș.

Din funcționarea unui tub de descărcare de bliț știm că forma în timp a pulsului de lumină e foarte asimetrică: intensitatea urcă brusc și scade lent, ca la descărcarea unui condensator printr-o rezistență. Ca urmare asemănarea cu o gaussiană e bună într-o aproximație grosolană.