Шлирен ( / ˈ ʃ l ɪər ən / SHLEER -ən ; немецкий: [ˈʃliːʁn̩] ,по-немецки«полосы») — оптические неоднородности впрозрачных средах, которые не обязательно видны человеческомуглазу. Шлирен-физика возникла из-за необходимости создания высококачественныхлинз,лишенных таких неоднородностей. Эти неоднородности представляют собой локализованные различия вдлине оптического пути, которые вызывают отклонения световыхлучей, особенно за счетрефракции. Это отклонение света может приводить к локализованному осветлению, затемнению или дажеизменению цветаизображения в зависимости от направлений отклонения лучей.
Шлирены впервые наблюдал Роберт Гук [1] в 1665 году с помощью большой вогнутой линзы и двух свечей. Одна свеча служила источником света. Теплый воздух, поднимающийся от второй свечи, обеспечивал шлирен. Традиционная система шлиренов в основном приписывается немецкому физику Августу Тёплеру , хотя Жан Бернар Леон Фуко изобрел метод в 1859 году, который Тёплер усовершенствовал. Первоначальная система Тёплера [2] была разработана для обнаружения шлиренов в стекле, используемом для изготовления линз. В традиционной системе шлиренов [3] точечный источник используется для освещения тестового участка, содержащего шлирен. Изображение этого света формируется с помощью собирательной линзы (также называемой шлирен-линзой). Это изображение расположено на сопряженном расстоянии к линзе в соответствии с уравнением тонкой линзы : где - фокусное расстояние линзы, - расстояние от объекта до линзы, а - расстояние от изображения объекта до линзы. Лезвие ножа в точке расположения источника-изображения расположено так, чтобы частично блокировать попадание некоторого количества света на экран просмотра. Освещенность изображения уменьшается равномерно. Вторая линза используется для отображения тестового участка на экране просмотра. Экран просмотра расположен на сопряженном расстоянии от плоскости шлира.
Слово шлирен происходит от немецкого schliere , что означает «полоса».
Визуализация потока методом шлирена основана на отклонении света градиентом показателя преломления [4] . Градиент показателя преломления напрямую связан с градиентом плотности потока. Отклоненный свет сравнивается с неотклоненным светом на экране просмотра. Невозмущенный свет частично блокируется лезвием ножа. Свет, который отклоняется к лезвию ножа или от него, создает теневой узор в зависимости от того, был ли он ранее заблокирован или не заблокирован. Этот теневой узор является представлением интенсивности света расширений (областей низкой плотности) и сжатий (областей высокой плотности), которые характеризуют поток.
Эффект шлирена часто используется в технологиях видеопроекторов . Основная идея заключается в том, что некое устройство, например, жидкокристаллический световой клапан, используется для создания шлирен-искажений контролируемым образом, и они проецируются на экран для получения желаемого изображения. Системы проекционного отображения, такие как устаревшие Eidophor и Talaria, использовали вариации этого подхода еще в 1940 году. [5]
