Визуализация на въздушния поток на Schlieren
Наука Sciencepop
- Най-доброто отгоре
- Първо отгоре
- Актуален топ
Схема на изпълнение на метода на Шлирен.
1. Източник на светлина с конвективен въздушен поток. 2. Обектив. 3. Апертура. 4. Екран.
Фигурата показва настройка за изследване на конвективния въздушен поток на горяща свещ по метода на Шлирен. В допълнение към обекта на изследване - 1, инсталацията включва леща - 2, диафрагма (нож на Фуко - непрозрачен екран с остър ръб, който закрива точков източник във формираното изображение, но не пречи на лъчите от разсеяно огледало поради нарушение на геометрията) - 3, разположен във фокуса на лещата, и екран - 4, върху който лещата изгражда реално изображение. Ако средата е оптически хомогенна, тогава изображението на свещта (1), преминавайки, както е показано с жълтите стрелки, лещата (2), ще бъде напълно фокусирано върху диафрагмата (3) и няма да падне върху екрана (4). При наличие на конвективни потоци, водещи до поява на оптична нееднородност, част от светлинните лъчи, преминавайки през лещата (2), както е показано със зелената стрелка, заобикаля диафрагмата (3) и се показва на екрана (4). По този начин диафрагмата като че ли прекъсва „паразитната светлина“, оставяйки само изображението на нехомогенностите на екрана. В този случай промяната в яркостта на такова изображение ще съответства на промените в индекса на пречупване в конвективния поток.
Всички оптични смущения се изследват по подобен начин. Единствената разлика е, че по правило за осветяването им се използва отделен източник на светлина. Ако изследваният процес е ламинарен, изображението му на екрана (4) ще бъде стабилно. Турбулентността на оптичното смущение предизвиква трептене, подобно на това, което може да се види например в слънчев ден върху горещата повърхност на далечен асфалтов път. В такива случаи вместонепрекъснато осветяване, къси светлинни проблясъци се използват за визуализиране на моментното състояние на индекса на пречупване на оптичното смущение. Резултатът може да бъде представен под формата на филм.
По отношение на чувствителността методът на Шлирен превъзхожда другите методи, включително интерферентните. В някои случаи, например много малки градиенти на индекса на пречупване, като процеси, протичащи в разредени газове, методът обикновено е единственият възможен оптичен метод.