عکاسی شیلرن

تصاویر شیلرن یک هواپیمای مدل با بال‌های مستقیم در جریانی با سرعت ماخ ۱٫۲ که تراکم هوا در جلوی هواپیما را نشان می‌دهد.
الگوی موج شوکی (Shockwave) حول هواگرد T-38 که توسط روشی به نام شیلرن پس زمینه-گرای هوا-به-هوا (Air-to-air Background-Oriented Schlieren) یا AirBOS ثبت شده‌است. در این روش یک دوربین سرعت بالا زیر یک هواپیمای Beechcraft B-200 نصب شده و هواپیمای T-38 از زیر آن عبور می‌کند.

عکاسی شیلرن (به انگلیسی: Schlieren photography) که از واژه آلمانی "Schliere" به معنای "رگه یا نوار" گرفته شده‌است، نوعی فرایند عکس برداری علمی است که برای مشاهده و ثبت تغییرات چگالی جریان سیال به کار می‌رود.[۱] این روش عکاسی در سال ۱۸۶۴ توسط فیزیکدان آلمانی آگوست توپلر برای مطالعه جریان‌های مافوق صوت اختراع شد، و از این روش به‌طور گسترده‌ای در مهندسی هوافضا برای مطالعه جریان‌های هوای مافوق صوت حول اجسام به کار می‌رود.

سیستم نوری کلاسیک

[ویرایش]

در روش کلاسیک سیستم شیلرن نوری، از یک منبع نور با پرتوهای موازی استفاده می‌شود که بر روی شیء هدف یا از پشت آن می‌تابد. اختلاف در ضریب شکست ایجاد شده توسط گرادیان چگالی باعث منحرف شدن نورهای موازی می‌شود. این انحراف نور، باعث اختلاف فضایی در شدت نور می‌گردد که می‌توان آن را مستقیماً توسط یک سیستم سایه نگار مشاهده کرد.[۱]

در عکاسی شیلرن کلاسیک، پرتوهای نور موازی توسط یک المان نوری همگرا (معمولا یک عدسی یا آینه همگرا) متمرکز (Focus) می‌شوند، و یک جسم لبه تیز (knife edge) در نقطه کانونی عدسی یا آینه قرار می‌گیرد و طوری تنظیم می‌شود که تقریباً نیمی از نور را بلوکه کند. در جریان سیال با چگالی یکنواخت این عمل فقط باعث می‌شود تصاویر نصف روشنایی کامل را داشته باشد، اما در جریانی که اختلاف چگالی دارد، پرتوهای منحرف شده در نقطه دیگری متمرکز می‌شوند و قسمت‌هایی از نور که بر روی جسم لبه تیز می‌افتند توسط آن بلوکه و مسدود می‌شوند.[۱] نتیجه این عمل، ایجاد تصاویری با رگه‌های روشن‌تر و تاریک‌تر است که نشاندهنده گرادیان مثبت و منفی چگالی جریان سیال در راستای عمود بر جسم لبه تیز می‌باشد. اگر از جسم لبه تیز استفاده شود به آن سیستم شیلرن می‌گویند، که مشتق اول چگالی را در راستای عمود بر جسم لبه تیز اندازه‌گیری می‌کند. اگر از جسم لبه تیز استفاده نشود معمولاً به سیستم، شادوگراف یا سایه‌نگار می‌گویند، که مشتق دوم چگالی را اندازه‌گیری می‌کند.[۱]

سیستم شیلرن نوری قابل فوکوس

[ویرایش]

در اواسط قرن بیستم، شخصی به نام R. A. Burton، سیستم جدیدی برای عکاسی شیلرن ابداع کرد، که امروزه به آن شیلرن قابل فوکوس یا شیلرن عدسی-و-شبکه (lens-and-grid schlieren) گفته می‌شود.[۲]. سیستم‌های شلیرن متمرکز ، مشخصات لبۀ تیغ را برای تولید Contrast (در اینجا منظور از کانتراست ، اختلاف زاویۀ بین بخش‌های روشن و تیره است) حفظ می‌کنند ؛ اما درعوض استفاده از نور موازی و لبه تیغه از الگویِ روشناییِ (تاباندن) تکراریِ (تکرارشوندۀ) لبه‌ها با یک سیستم تصویربرداری متمرکز استفاده می‌کنند .

دیاگرام ساده سیستم اپتیکال شیلرن قابل فوکوس

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ ۱٫۳ "Schlieren photography". Wikipedia (به انگلیسی). 2019-04-16.
  2. ↑ Burton, R. A. , "A Modified Schlieren Apparatus for Large Areas of Field", J. Opt. Soc. Am. 39, 907–907 (1949).