Шлирен ( / ˈ ʃ l ɪər ən / SHLEER -ən ; немецкий: [ˈʃliːʁən] ⓘ ,букв. «полосы») — это оптические неоднородности впрозрачных средах, которые не обязательно видны человеческомуглазу. Шлирен-физика возникла из необходимости создания высококачественныхлинз, лишенных подобных неоднородностей. Эти неоднородности представляют собой локализованные различия вдлине оптического пути, которые вызывают отклонения световыхлучей, особенно за счетпреломления. Это отклонение света может привести к локальному осветлению, затемнению или дажеизменению цветаизображения в зависимости от направления отклонения лучей.
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 Теплеру , хотя Жан Бернар Леон Фуко изобрел метод в 1859 году, который усовершенствовал Топлер. Оригинальная система Теплера [2] была разработана для обнаружения шлиренов в стекле , используемом для изготовления линз. В традиционной шлирен-системе [3] для освещения рабочей части, содержащей шлиры, используется точечный источник . Изображение этого света формируется с помощью собирающей линзы (также называемой шлирен-линзой). Это изображение располагается на сопряженном расстоянии до линзы согласно уравнению тонкой линзы : где – фокусное расстояние линзы, – расстояние от предмета до линзы и – расстояние от изображения предмета до линзы. Острие 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 основана на отклонении света градиентом показателя преломления [4]. Градиент показателя преломления 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 лезвию 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.
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]
