Eksperyment, który pozwala zobaczyć ruch powietrza

Zjawisko, które można zaobserwować na filmie nosi nazwę efektu Schlieren. Polska nazwa tej techniki to obrazowanie smugowe (Schlieren to po niemiecku smugi).

Spektakularne zdjęcia szlirenowe pozwalają na obserwację zjawisk niewidocznych gołym okiem, zachodzących w gazach lub cieczach.

Techniki ta nie wymaga wykorzystania zaawansowanych technologicznie urządzeń, ani obróbki komputerowej obrazu. Najprostsze układy możecie wykonać samodzielnie, z powszechnie dostępnych materiałów.

Zacznijmy od zrozumienia, jak działa ta technika. W tym celu przypomnijmy trochę informacji o działaniu układów skupiających.

Każde urządzenie skupiające światło posiada ognisko, czyli miejsce, w którym przecinają się promienie świetlne biegnące przez układ. Nawet jeśli pochodzą z bardzo rozległego pola obserwacji. Istotną własnością ogniska jest to, że obiekt umieszczony dokładnie w ognisku układu nie wytwarza obrazu. Ta właśnie cecha jest wykorzystywana w obrazowaniu smugowym.

W przypadku zwierciadeł istnieje tylko jedno ognisko. Może ono leżeć przed zwierciadłem (zwierciadło wklęsłe) lub za nim (pozorne ognisko w zwierciadle wypukłym).

Jeżeli dokładnie w ognisku układu skupiającego umieścimy ostrze, tak aby nie blokowało wszystkich promieni świetlnych i nie było widoczne, wpłyniemy na jasność obrazu. Im bardziej wsuniemy je w ognisko, tym ciemniejszy uzyskamy obraz.

Smugi są zbyt słabe, aby ludzkie oko mogło je dostrzec bez pomocy dodatkowych urządzeń optycznych. Przesłona w postaci ostrza, usuwa z pola widzenia część odchylonych promieni i w ten sposób znacznie podnosi kontrast. W efekcie zaczynają być widoczne smugi – obszary ciemniejszych i jaśniejszych pasm, które są fluktuacjami gęstości ośrodka.

Technika ta jest wykorzystywana np. do obrazowania fali uderzeniowej.

Film powstał na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Stworzył go jeden ze studentów fizyki, Antoni Cepel.  zbudował układ eksperymentalny prezentujący zjawisko został zbudowany przez dr. Mikołaja Pochylskiego, prezentacji zjawiska podjęła się pani mgr Agnieszka Połatyńska. 

Źródło: kopernik.org.pl