Pencitraan kepadatan atau apa metode schlieren?

Metode Schlieren. Ini mungkin satu-satunya cara untuk mengamati konveksi secara langsung. Secara umum, metode ini memungkinkan Anda untuk melihat perubahan kepadatan di media transparan. Misalnya, ketika lilin menyala, ia memanaskan udara, mengurangi kepadatannya, yang memungkinkan untuk memperhatikan ketidakhomogenan yang diperoleh.




Dan bagaimana metode schlieren diatur? Sebenarnya sangat sederhana. Mari kita mulai dengan opsi paling sederhana.

Metode proyeksi

Ambil senter, lebih disukai dengan area bercahaya kecil, dan arahkan ke selembar kertas yang akan memainkan peran layar. Kami menempatkan heterogenitas dalam fluks cahaya lampu senter.



Metode ini disebut proyeksi.



Mengapa aliran konvektif tidak terlihat dengan mata, tetapi bisakah itu diamati di layar?
Faktanya adalah bahwa perubahan dalam kepadatan medium, dan karena itu perubahan dalam indeks bias, tidak signifikan, dan mata manusia tidak dapat melihat ini.

Tetapi ketika kita menyinari selembar kertas, sinar yang melewati ketidakhomogenan dibiaskan dan memperkuat beberapa area pada layar. Tapi karena sinar itu dibelokkan, lalu di sana, di mana mereka seharusnya datang, zona dengan kecerahan berkurang muncul.

Metode Schlieren

Dalam metode lain, kita perlu pisau Foucault, ini adalah layar buram tipis, dalam kasus saya penggaris. Namun kita perlu memfokuskan cahaya dari senter. Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah lensa, tetapi lensa memiliki penyimpangan bola. Ini adalah ketika sinar difokuskan bukan pada suatu titik, tetapi pada segmen tertentu.



Apa yang harus dilakukan Bagaimana menjadi? Anda dapat mengambil lensa dari kamera alih-alih lensa biasa.
Atau Anda dapat membeli, misalnya, di toko kosmetik, cermin bulat (cekung). Ini apriori tidak memiliki penyimpangan bola.

Ambil cermin kami dan memantulkan cahaya dari senter ke layar. Jika kita menempatkan pisau Foucault ke panjang fokus, maka itu akan tumpang tindih salah satu bagian dari gambar. Menempatkannya di belakang titik fokus, pisau akan memblokir bagian lain dari gambar. Dan apa yang akan terjadi jika kita meletakkan pisau Foucault pada titik fokus? Maka itu akan menggelapkan gambar secara keseluruhan.



Sekarang ketika kita menempatkan heterogenitas dalam fluks cahaya, beberapa sinar membiaskannya, berputar di sekitar pisau dan menekan layar.


Metode ini tidak memiliki penerangan, karena hanya sinar yang telah melewati ketidakhomogenan yang masuk ke layar.








Saya menggunakan LED seperti itu.







Aliran konvektif dari korek api.


Aliran konvektif dari besi solder.


Dalam foto ini Anda dapat mengamati bagaimana aliran udara panas keluar dari pengering rambut dengan kecepatan tinggi.

Dalam praktiknya, metode schlieren digunakan dalam terowongan angin, yang memungkinkan kita untuk mengamati gambar aliran di sekitar model yang diteliti.