Кіріспе

Мөлдір ортадағы оптикалық біркелкіліктер (Schlieren /ˈʃliːrən/ ШЛИЕРЕН) – адам көзімен көрінбейтін мөлдір ортадағы оптикалық біркелкіліктер. Шлиерен физикасы мұндай біркелкіліктерден жоғары сапалы линзалар жасау қажеттілігінен туындады. Бұл біркелкіліктер – оптикалық жол ұзындығындағы локальді айырмашылықтар, олар жарық сәулелерінің, әсіресе сыну арқылы, ауытқуына себеп болады. Бұл жарық ауытқуы сәулелердің ауытқу бағытына байланысты суретте локальді жарықтандыруды, қараңғылатуды немесе тіпті түс өзгерісін тудыруы мүмкін.

Тарих

Шлиеренді алғаш рет Роберт Хук 1665 жылы үлкен қисайған линза мен екі шамды пайдаланып байқаған. Бір шам жарық көзі ретінде қызмет етті. Екінші шамнан көтерілген жылу ауасы шлиерен жасады. Дәстүрлі шлиерен жүйесі негізінен неміс физигі Август Топлерге жатқызылады, бірақ Жан Бернард Леон Фуко 1859 жылы Топлер жетілдірген әдістің авторы болды. Топлердің бастапқы жүйесі линза жасауға қолданылатын шыныдағы шлиеренді анықтау үшін құрастырылған. Кәдімгі шлиерен жүйесінде, шлиерені қамтитын сынақ бөлігін жарықтандыру үшін нүктелік көз қолданылады. Бұл жарықтың бейнесі жинақталған линза (сондай-ақ шлиерен линзасы деп аталады) арқылы қалыптасады. Бұл бейне жұқа линза теңдеуіне сәйкес линзаға конъюгат қашықтықта орналасқан: мұнда - линзаның фокустық қашықтығы, - объектіден линзаға дейінгі қашықтық және - объектінің бейнесінен линзаға дейінгі қашықтық. Нүктелік көз бейнесі орналасқан жердегі пышақ жиегі, жарықтың экранға жеткенін ішінара тоқтату үшін орналастырылған. Бейненің жарықтылығы біркелкі түрде азаяды. Екінші линза сынақ бөлігінің бейнесін экранға түсіру үшін қолданылады. Көру экраны шлиерен жазықтығынан конъюгат қашықтықта орналасқан. "Шлиерен" сөзі неміс тіліндегі "Schliere" сөзінен шыққан, ол "жолақ" дегенді білдіреді.

Шлирен ағынын визуализациялау

Шлирен ағынының визуализациясы жарықтың сыну индексі градиентінен туындайтын бұрылуға негізделген. Индекс градиенті ағын тығыздығы градиентімен тікелей байланысты. Бұрылған жарық, экрандағы бұрылмаған жарықпен салыстырылады. Бұрылмаған жарық, пышақ жиегімен жартылай кесіледі. Пышақ жиегіне қарай немесе одан алыс бұрылған жарық, бұрын кесілген немесе кесілмеген күйіне байланысты көлеңкелі бейне құрайды. Бұл көлеңкелі бейне – ағынды сипаттайтын кеңеюлердің (аз тығыздық аймақтары) және сығылулардың (жоғары тығыздық аймақтары) жарық қарқындылығы арқылы көрсетілуі.

Шлирен дисплейлері

Шлирен эффектісі көбінесе бейнепроектор технологияларында қолданылады. Негізгі идеясы – сұйық кристалды жарық клапаны сияқты бір құрылғыны қолданып, бақыланатын шлирен бұрмалауларын жасау және оларды экранға проекциялап, қажетті кескінді алу. Ескірген «Эйдофор» және «Талярия» сияқты проекциялық дисплей жүйелері осы тәсілдің түрлерін 1940 жылдан бері пайдаланған.