飞机螺旋桨为何如此诡异？

近日，微主在网络上闲逛，偶然看到一架外星人的飞机，因为他的飞机螺旋桨与地球人的不同！

非也！这是摄影师用数码相机拍摄飞机螺旋桨的必然结果！

为什么会出现如此诡异的现象呢？

原来这是果冻效应！

果冻效应的形成是数码相机本身的特性决定的，使用CMOS传感器的相机多数使用电子卷帘快门，它是通过图像传感器逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候，图像传感器逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。

当然，所有的动作在极短的时间内完成，一般不会对拍摄造成影响。但如果被拍摄物体相对于相机高速运动或快速振动时。用卷帘快门方式拍摄，逐行扫描速度不够，拍摄结果就可能出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等情况。这种卷帘快门方式拍摄出现的现象，就定义为果冻效应。

原来这是高速旋转的螺旋桨与高速运动的电子卷帘快门产生相对运动的结果。那么，从物理学角度上讲，为什么高速旋转的螺旋桨会在高速电子卷帘快门的作用下形成如此诡异的现象呢？

在微主这个物理专业人士看来，图中弯曲的桨叶实际上是旋转的桨叶与卷帘快门线相对运动时桨叶与卷帘快门线交点的轨迹！！！

为了彻底澄清这种诡异照片的成因，微主还是祭出万能物理教辅软件——几何画板。

我们可以在几何画板中制作一个旋转的螺旋桨，再制作一个迅速下拉的电子卷帘快门，看一看二者交点的轨迹有什么特点。

绘图条件：螺旋桨逆时针旋转，电子卷帘快门向下拉动，两者周期相同。

为了更为形象，微主设计了具有一定宽度的螺旋桨桨叶，桨叶逆时针旋转，电子卷帘快门下拉，数学模拟效果如下图所示。

将几何画板绘制出来的红色轨迹与照片中螺旋桨扭曲图案相对照，可以发现两者有极高的相似度，其中细微的差别存在螺旋桨旋转周期与电子卷帘快门周期得关系，以及初始相位。

所以，使用电子卷帘快门的数码相机，在拍摄快速运动或快速转动的物体时，拍摄到的画面会发生畸变，畸变的程度与物体运动或转动的速度有关，物体运动或转动的速度越大，画面的畸变就月明显。

下图是一个快速向右匀速运动的圆环被电子卷帘快门拍摄的效果，得到的不再是一个圆环，而是一个椭圆！

而且圆环的水平速度越大，得到的椭圆越椭！

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