Полосы

Это видео демонстрирует однопроходную высокоскоростную шлирен-систему, фиксирующую переходную баллистическую последовательность пистолета.

Цветное шлирен-изображение теплового шлейфа горящей свечи, нарушенного ветерком справа.

Шлирен ( / ˈ ʃ l ɪər ən / SHLEER -ən ; Немецкий: [ˈʃliːʁn̩] ^ⓘ( по-немецки «полосы») — это оптические неоднородности в прозрачных средах , которые не обязательно видны человеческому глазу . Шлирен-физика возникла из необходимости создания высококачественных линз, лишенных подобных неоднородностей. Эти неоднородности представляют собой локализованные различия в длине оптического пути , которые вызывают отклонения световых лучей , особенно за счет преломления . Это отклонение света может привести к локальному осветлению, затемнению или даже изменению цвета изображения в зависимости от направления отклонения лучей.

История

Шлирены впервые наблюдал Роберт Гук. ^[1] в 1665 году с помощью большой вогнутой линзы и двух свечей. Источником света служила одна свеча. Теплый воздух, поднимавшийся от второй свечи, создавал шлиры.Традиционную шлирен-систему приписывают в основном немецкому физику Августу Топлеру , хотя Жан Бернар Леон Фуко изобрел метод в 1859 году, который усовершенствовал Топлер. Оригинальная система Топлера ^[2] был разработан для обнаружения шлиренов в стекле, используемом для изготовления линз. В традиционной шлирен-системе ^[3] точечный источник используется для освещения тестового участка, содержащего шлиры. Изображение этого света формируется с помощью собирающей линзы (также называемой шлирен-линзой). Это изображение расположено на сопряженном расстоянии к линзе согласно уравнению тонкой линзы : ${\frac {1}{f}}={\frac {1}{d_{o}}}+{\frac {1}{d_{i}}}$ где $f$ — фокусное расстояние линзы, $d_{o}$ расстояние от предмета до линзы и $d_{i}$ — расстояние от изображения предмета до линзы. Лезвие ножа в месте расположения точечного источника изображения расположено так, чтобы частично блокировать попадание некоторого количества света на экран просмотра. Освещенность изображения снижается равномерно. Вторая линза используется для отображения тестового участка на смотровом экране. Смотровой экран расположен на сопряженном расстоянии от плоскости шлира.

Слово шлирен происходит от немецкого schliere , что означает «полоса».

Шлирен-визуализация потока

Шлирен-визуализация потока основана на отклонении света градиентом преломления . показателя ^[4] Градиент индекса напрямую связан с градиентом плотности потока. Отклоненный свет сравнивается с неотклоненным светом на просмотровом экране. Ненарушенный свет частично блокируется острием ножа. Свет, который отклоняется к краю ножа или от него, создает теневой рисунок в зависимости от того, был ли он ранее заблокирован или разблокирован. Этот теневой рисунок представляет собой световое представление расширений (областей с низкой плотностью) и сжатий (областей с высокой плотностью), которые характеризуют поток.

Полосы отображаются

Эффект шлирена часто используется в технологиях видеопроекторов . Основная идея заключается в том, что некое устройство, например жидкокристаллический световой клапан, используется для контролируемого создания шлирен-искажений, которые проецируются на экран для создания желаемого изображения. Системы проекционного отображения, такие как ныне устаревшие Eidophor и Talaria, использовали варианты этого подхода еще в 1940 году. ^[5]

См. также

Ссылки

^ Гук, Р. (1665), «О новом свойстве в воздухе», Micrographia , Observation LVIII, стр. 217–219, Лондон.
^ Топлер, А. (1864), Наблюдения новым оптическим методом , Максимиллан Коэн и сын, Бонн.
^ Риениц, Дж. (1975). «Шлирен-эксперимент 300 лет назад». Природа . 254 (5498): 293–295. Бибкод : 1975Natur.254..293R . дои : 10.1038/254293a0 . S2CID 4288641 .
^ Сеттлс, Г.С. (2001), Шлирен и методы теневой графики: визуализация явлений в прозрачных средах, Берлин: Springer-Verlag. ISBN 978-3540661559
^ Бреннешольц, М.С. и Ступп, Э.Х. (2008), Проекционные дисплеи , John Wiley & Sons, стр. 259 и далее. ISBN 978-0-470-51803-8

Внешние ссылки

[Hooke-1] Гук, Р. (1665), «О новом свойстве в воздухе», Micrographia , Observation LVIII, стр. 217–219, Лондон.

[Toepler-2] Топлер, А. (1864), Наблюдения новым оптическим методом , Максимиллан Коэн и сын, Бонн.

[Rienitz-3] Риениц, Дж. (1975). «Шлирен-эксперимент 300 лет назад». Природа . 254 (5498): 293–295. Бибкод : 1975Natur.254..293R . дои : 10.1038/254293a0 . S2CID 4288641 .

[Settles-4] Сеттлс, Г.С. (2001), Шлирен и методы теневой графики: визуализация явлений в прозрачных средах, Берлин: Springer-Verlag. ISBN 978-3540661559

[5] Бреннешольц, М.С. и Ступп, Э.Х. (2008), Проекционные дисплеи , John Wiley & Sons, стр. 259 и далее. ISBN 978-0-470-51803-8

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]