С «фокусами» зрения человек сталкивается с раннего детства. Каждому рисовальщику знакомо явление, когда смешение некоторых красок дает новый цвет. Например, раскрасив участок белой бумаги желтым карандашом, а затем синим, получим откровенно зеленый цвет. Почему так получается? Ведь расцвеченный таким образом участок, если взглянуть на него через микроскоп, покрыт смесью по-прежнему желтых и синих частиц грифелей, и эти цветовые группы, воспринимаемые рецепторами глаза, посылают в мозг каждый свои сигналы. (Рецепторы — специальные чувствительные образования, воспринимающие и преобразующие раздражения из внешней среды или из собственного организма и передающие информацию о «раздражителе» в нервную систему.)

Однако на психико-физиологическом уровне эти сигналы смешиваются в общий сигнал, аналогичный тому, какой получился бы при рассматривании «настоящего» зеленого цвета. Интересно, что тот же эффект смешения получается и тогда, когда «желтый» и «синий» сигналы поступают к рецепторам не одновременно, а чередуются с некоторой частотой смен; в этом случае смешение происходит благодаря инерции зрения, способного удерживать весьма кратковременное зрительное впечатление в течение некоторого времени (около 0,1 с). По этой причине диск, сектора которого раскрашены всеми цветами спектра белого света, при быстром вращении «теряет» цветную расцветку и кажется белым (или светлосерым, если краски не очень чистые). Во всех рассмотренных примерах мы имеем дело с синтезом цветов.

А нельзя ли каким-то образом «выбить» отдельные цвета из монотонной картинки? Несколько лет назад в печати промелькнуло сообщение об опытах с черно-белым телевидением. Оказалось, что вводя незаметные для глаза изменения в чередовании телевизионных импульсов, удавалось создать у зрителей впечатление монохроматического (одноцветного) окрашивания черно-белого изображения. Кстати, подобный эффект можно достаточно просто получить даже в домашних условиях, пользуясь так называемым «диском Бэнхэма», изображенным на рис. 1. Это наполовину белый, наполовину черный диск с черной дугой на белом поле.

Если его закрутить с частотой вращения в несколько сотен оборотов в минуту или еще быстрее, на нем не увидишь ничего, кроме ровного серого цвета. Однако, если вращать диск с частотой вращения 60…180 об/мин и смотреть на него под углом 30…75°, на диске появятся три цветных кольца. Причем, если диск вращается по часовой стрелке, у периферии диска заметно кольцо голубое, ближе к оси вращения — красное, третье кольцо (зеленое) располагается между ними. Дело в том, что на характер цветного окрашивания влияет длина черной дуги на белом поле: при вращении по часовой стрелке, чем дуга длиннее, тем более подчеркивается синяя часть спектра. При вращении же против часовой стрелки роль синей части спектра уменьшается, причем голубое и красное кольца меняются местами. Заметим, что чередование указанных цветов на диске соответствует порядку расположения их в спектре белого света. Из остальных цветов достаточно отчетливо бывает виден только желтый.

Для экспериментов следует заготовить несколько дисков Бенхэма с разными дугами (дуги могут отличаться друг от друга и по длине, и по толщине, и по направлению закрутки, и по другим показателям). Простота и доступность метода «окрашивания» черно-белого изображения открывает широкие горизонты для любознательного экспериментатора. В качестве самодельного привода для «волшебного» диска проще всего использовать электромоторчик для самодвижущихся игрушек. Из отечественных «движков» подойдет ДП-10, снабженный насадкой на ось. На насадке, в свою очередь, имеются три штырька, на которые мы и будем надевать тот или иной диск. Однако номинальная частота вращения моторчика — 2000 об/мин —слишком велика для целей нашего эксперимента. Чтобы понизить частоту вращения ротора двигателя, проще всего включить последовательно с ним переменный проволочный резистор с сопротивлением порядка 100 Ом и мощностью 2…3 Вт. Учитывая значительный ток холостого хода, питать устройство лучше не от 4,5-вольтовой («плоской») батарейки карманного фонаря, а от сетевого адаптера, применяемого для питания радиоаппаратуры.

Чтобы изменять направление вращения, введем в схему питания (рис. 2) двух-цепевой переключатель-тумблер. Адаптер А1 может быть любого типа, переменный резистор Р1, например, марки ППБ-2, тумблер 5А2—ТЗ. Обратим внимание, что в диапазоне частот вращения, при которых мы предполагаем «исследовать» диск Бенхэма, находится частота вращения 78 об/мин, обеспечиваемая трех-скоростным электропроигрывателем грампластинок. Так что можно попробовать использовать его «тарелку» в качестве привода для диска. В этом случае, конечно, изменить направление вращения диска не удастся, поэтому для полноты эксперимента придется изготовить диски с обратной закруткой черной дуги.

На первый взгляд, мы имеем дело с занятным аттракционом. Однако его эффектам можно найти и другое полезное применение, используя, например, диск Бенхэма в качестве датчика частоты или для определения направления вращения (в определенном диапазоне частот, понятно).

Ю. Прокопцев. Журнал Сделай сам №4-03г.