Schlieren Imaging: Hur du se luftflöde! (3 / 4 steg)
Steg 3: fysik
Jag tror det är viktigt att förstå lite hur Schlieren system fungerar innan du faktiskt anger saker.
Refraktion är vår vän
Light huvudaxeln, vilket betyder att den böjer sig, när den passerar genom materia med olika densitet. Det har därför ett sugrör i ett glas vatten ser böjda eller förflyttade när sedd från sidan.
När ljus passerar genom luften med olika densitet, huvudaxeln det också, avvika från den väg det färdades en gång. I Schlieren konfiguration innebär detta att vidarekopplas ljuset inte längre kommer att passera genom samma kontaktpunkt. Mängden refraktion är dock så små, att vi normalt inte märker det när ljuset passerar fortfarande mycket nära våra ursprungliga brännpunkt.
Vi måste därför ett medel att förstärka effekterna av denna lilla refraktion. Det är där rakbladet kommer in. Om vi Tudela vår samlingspunkt med en skarp kant, eftersom våra brännpunkt faktiskt kommer ändlig storlek, kan små förändringar i sökvägen ljuset tar få stora konsekvenser.
Om ljuset huvudaxeln och böjer en riktning, kommer att det drabba rakbladet och aldrig göra det till vår kamera. Å andra sidan, om ljus huvudaxeln och böjer den andra riktningen, ljus som tidigare var att bli avvisad, är nu att hitta sin väg till vår kamera. Men eftersom det är analoga och inte binära, vi sluta med nyanser av grå motsvarande skillnader i densitet.
Det är verkligen så enkelt!
Astigmatism är inte vår vän
För att minska astigmatism, se till att din punktkälla är nära din fokuspunkt. Ju närmare desto bättre. Ju större avståndet är, ju större skillnaden i vinkeln mellan vågräta strålar träffa din spegel, och ju mer uttalad astigmatism blir.
Astigmatism resulterar i en mjuk fokus, vilket är inte bra för en Schlieren setup.