Шлирен

редактировать

Воспроизвести медиа В этом видео демонстрируется однопроходный высокоскоростной Система Эд-Шлирена, фиксирующая переходную последовательность баллистических ударов пистолета.

Цветное шлирен-изображение теплового шлейфа от горящей свечи, нарушенного ветром справа

Шлирен (из немецкий ; singular: schliere, что означает «полоса») - это оптические неоднородности в прозрачной среде, которые не обязательно видны человеческим глазом. Физика Шлирена возникла из-за необходимости производить высококачественные линзы, лишенные таких неоднородностей. Эти неоднородности представляют собой локализованные различия в длине оптического пути, которые вызывают отклонения световых лучей, особенно из-за преломления. Это отклонение света может привести к локальному осветлению, затемнению или даже изменению цвета изображения в зависимости от направления отклонения лучей.

Содержание

1 История
2 Визуализация потока Шлирена
3 Дисплеи Шлирена
4 См. Также
5 Ссылки
6 Внешние ссылки

История

Шлирен были впервые замечены Робертом Гук в 1665 году с помощью большой вогнутой линзы и двух свечей. Источником света служила одна свеча. Теплый воздух, исходящий от второй свечи, обеспечивал шлейру. Традиционная шлирен-система приписывается в основном немецкому физику Августу Топлеру, хотя Жан Бернар Леон Фуко изобрел метод в 1859 году, который усовершенствовал Топлер. Первоначальная система Топлера была разработана для обнаружения шлирена в стекле, используемом для изготовления линз. В обычной шлиреновой системе точечный источник используется для освещения испытательного участка, содержащего шлирен. Изображение этого света формируется с помощью собирающей линзы (также называемой шлирен-линзой). Это изображение расположено на сопряженном расстоянии до линзы в соответствии с уравнением тонкой линзы : $1 f = 1 do + 1 di {\ displaystyle {\ frac {1} {f}} = { \ frac {1} {d_ {o}}} + {\ frac {1} {d_ {i}}}}$ ${\ frac {1} {f}} = {\ frac {1} {d_ {o}} } + {\ frac {1} {d_ {i}}}$ где $f {\ displaystyle f}$ $f$ - фокусное расстояние объектива, $do {\ displaystyle d_ {o}}$ $d_o$ - это расстояние от объекта до объектива, а $di {\ displaystyle d_ {i}}$ $d_ {i}$ - расстояние от изображения объекта до объектива. Острие в месте расположения точечного исходного изображения расположено так, чтобы частично блокировать попадание света на экран просмотра. Освещенность изображения уменьшается равномерно. Вторая линза используется для изображения тестовой части на экране просмотра. Смотровой экран расположен на сопряженном расстоянии от плоскости шлиры.

Визуализация потока Шлирена

Визуализация потока Шлирена для двигателя Lockheed SR-71 Pratt Whitney J58 на входе в двигатель Мах 2

Визуализация потока Шлирена основан на отклонении света посредством градиента показателя преломления. Градиент показателя преломления напрямую связан с градиентом плотности потока. Отклоненный свет сравнивается с неотраженным светом на смотровом экране. Невозмутимый свет частично блокируется острием ножа. Свет, который отклоняется в сторону или от лезвия ножа, создает образец тени в зависимости от того, был ли он ранее заблокирован или разблокирован. Этот теневой рисунок представляет собой яркое представление расширений (области с низкой плотностью) и сжатия (области с высокой плотностью), которые характеризуют поток.

Шлирен отображает

Шлирен-эффект часто используется в видеопроекторах. Основная идея заключается в том, что какое-то устройство, такое как жидкокристаллический световой клапан, используется для создания контролируемых шлирен-искажений, которые проецируются на экран для получения желаемого изображения. В проекционных системах отображения, таких как устаревшие Eidophor и Talaria, использовались варианты этого подхода еще в 1940 году.

См. Также

Ссылки

^Гук, Р., «О новой собственности в воздухе», Micrographia, Observation LVIII, 217–219, Лондон (1665).
^Топлер А., Beobachtungen nach einer neuen optischen Methode, Maximillan Cohen und Sohn, Бонн (1864).
^Риениц, Дж., «Шлиренские эксперименты 300 лет назад», Nature [Лондон] 254, 293–295 (27 марта 1975 г.).
^Сеттлс, Г.С., Шлирен и методы теневого графа: визуализация явлений в прозрачных средах, Берлин: Springer-Verlag, 2001.
^Бреннесхольц, М.С. и Ступп, E.H., Проекционные дисплеи, John Wiley Sons, 2008 г., стр. 259 сл.

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Schlieren imaging.

Найдите schlieren в Викисловаре, бесплатном словаре.