Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о городе, см. Шлирен, Швейцария .
Это видео демонстрирует однопроходную высокоскоростную шлирен-систему, фиксирующую переходную баллистическую последовательность пистолета.
Цветное шлирен-изображение теплового шлейфа от горящей свечи, нарушенного ветром справа

Шлирен (от немецкого ; единственное число: schliere , что означает «полоса») - это оптические неоднородности в прозрачной среде , которые не обязательно видны человеческому глазу . Физика Шлирена возникла из-за необходимости создавать 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.

История [ править ]

Шлирен впервые наблюдал Роберт Гук [1] в 1665 году с помощью большой вогнутой линзы и двух свечей. Источником света служила одна свеча. Теплый воздух, исходящий от второй свечи, создавал шлейру. Традиционная шлирен-система приписывается в основном немецкому физику Августу Топлеру , хотя Жан Бернар Леон Фуко изобрел метод в 1859 году, который был усовершенствован Топлером. Первоначальная система Топлера [2] была разработана для обнаружения шлирена в стекле, используемом для изготовления линз. В обычной системе шлирны, [3] точечный источникиспользуется для освещения тестового участка, содержащего шлиф. Изображение этого света формируется с помощью собирающей линзы (также называемой шлирен-линзой). Это изображение расположено на сопряженном расстоянии до линзы согласно уравнению тонкой линзы : где - фокусное расстояние линзы, - расстояние от объекта до линзы и - расстояние от изображения объекта до линзы. 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 [ править ]

Визуализация потока Шлирена на входе в двигатель Lockheed SR-71 Pratt & Whitney J58 на скорости 2 Маха

Визуализация шлиреновского потока основана на отклонении света градиентом показателя преломления [4] . 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 [ править ]

Эффект шлирена часто используется в технологиях видеопроекторов . Основная идея состоит в том, что какое-то устройство, такое как жидкокристаллический световой клапан, используется для контролируемого создания шлирен-искажений, которые проецируются на экран для получения желаемого изображения. В проекционных системах отображения, таких как устаревшие Eidophor и Talaria , использовались вариации этого подхода еще в 1940 году [5].

См. Также [ править ]

  • Фоново-ориентированная шлирен-техника
  • Лазерная шлирен-дефлектометрия
  • Интерферометр Маха – Цендера
  • Дефлектометрия муара
  • Шлирен визуализация
  • Шлиренская фотография
  • Shadowgraph
  • Синтетический шлирен

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Гук Р., «О новой собственности в воздухе», Micrographia , Observation LVIII, 217–219, Лондон (1665).
  2. ^ Toepler А., Beobachtungen етег Neuen нах optischen Methode , Maximillan Cohen унд Зон, Бонн (1864).
  3. ^ Rienitz, J., "теневые эксперименты 300 лет назад," Природа [Лондон] 254 , 293-295 (27 марта 1975).
  4. ^ Сеттлс, GS, Шлирен и методы теневого графа: визуализация явлений в прозрачных средах, Берлин: Springer-Verlag, 2001.
  5. ^ Brennesholtz, MS и Stupp, EH, проекционные дисплеи , John Wiley & Sons, 2008, стр. 259 сл.

Внешние ссылки [ править ]

  • Фоновые шлирены для визуализации течения в гиперзвуковых импульсных установках
  • Визуализация сверхзвуковых течений в ударных туннелях с использованием метода фонового шлирена (BOS)
  • Видео о фотографиях Шлирена
  • Шлирен на YouTube