Efecto Schlieren
Páginas: 5 (1193 palabras)
Publicado: 8 de febrero de 2013
Efecto Schlieren
El efecto schlieren —del alemán, en singular Schliere— es el conjunto de no homogeneidades de un material transparente, no visibles para el ojo humano. Se comenzó a estudiar tal efecto, al aparecer la necesidad de desarrollar lentes de gran calidad, que no presentaran estas no homogeneidades.
Estas no homogeneidades se localizan en el camino de la luz al atravesar un fluido uobjeto, y son la causa de su desviación; desviación que es observable mediante conversión a "sombras" en un sistema de fotografía Schlieren.
Historia
El "efecto Schlieren" lo observó por vez primera Robert Hooke1 en 1665 con una gran lente convexa y dos velas. Una vela sirvió como fuente de luz, la otra, producía el aire caliente ascendente, que observaba con su sistema. El "sistema deSchlieren" convencional se le atribuye al físico alemán August Toepler.,2 que fue diseñado para detectar el efecto en el vidrio utilizado para hacer las gafas y otras lentes. En el sistema convencional3 se utiliza una fuente de luz puntual para iluminar el objeto a observar.
Gracias a una lente refractiva —particularmente, una lente Sclieren—, se forma una imagen localizada en la distancia conjugada, deacuerdo con la ecuación:
, donde es la distancia focal de la lente; es la distancia del objeto a la lente; y es la distancia de la imagen del objeto a la lente.
Con un cuchillo situado en el punto focal de la lente, se evita que algunos haces de luz lleguen a la imagen del objeto, con lo que la iluminación de la misma se verá reducida. Con una segunda lente, se forma la imagen en la pantalla devisualización, a una distancia conjugada de la lente de schliere.
La visualización del efecto se basa en la desviación de la luz por un gradiente en el índice de refracción,4 y este gradiente está directamente relacionado con el gradiente de densidad del objeto observado.
La luz desviada es comparada con la luz no desviada en una pantalla de visualización, de forma que la luz no desviada esbloqueada por un cuchillo. La luz desviada hacia el cuchillo produce un patrón de sombras dependiendo de si había sido bloqueada o no. Este patrón de sombras es la intensidad de luz que representará las expansiones —regiones de densidad más baja— o contracciones —regiones de densidad más alta— del fluido a estudiar.
Fotografía Schlieren
La fotografía schlieren es un proceso óptico usado parafotografiar la variación de densidad de un fluido —conocido como "efecto schlieren"—, inventado por el físico alemán —en 1864— August Toepler. Se utiliza para estudiar los flujos del aire en situaciones de velocidades supersónicas como pueden ser en aeronáutica o balística, para fotografiar el flujo de aire que rodea a un objeto en movimiento.
Su importancia está cambiando, debido al creciente usode la mecánica de fluidos computacional, que usa el mismo principio para mostrar los resultados calculados informáticamente.
Sistema óptico
El primer sistema que observó el efecto, fue el diseñado por Robert Hooke con una gran lente convexa, y dos velas. El "sistema de Schlieren" convencional se le atribuye al físico alemán August Toepler.
Actualmente, el sistema básico de Schlieren es unsistema óptico iluminado con luz colimada —de haces paralelos—, con fuente tras el objeto a observar. Las variaciones en el índice de refracción causadas por el gradiente de densidad del fluido en observación, distorsiona el haz de luz colimada. Esta distorsión en los haces de la luz, crea una variación espacial en la intensidad de la luz, que puede ser visualizado directamente como un gráfico desombras.
En la fotografía de Schlieren, la luz colimada se enfoca con una lente, y se usa un cuchillo en el punto focal para bloquear la mitad del haz de luz. Cuando se observa un fluido de densidad uniforme, esto simplemente hará que la fotografía tenga la mitad de brillo. Cuando se observa un fluido con variaciones de densidad, el haz se focalizará de manera imperfecta, y las partes que están...
El efecto schlieren —del alemán, en singular Schliere— es el conjunto de no homogeneidades de un material transparente, no visibles para el ojo humano. Se comenzó a estudiar tal efecto, al aparecer la necesidad de desarrollar lentes de gran calidad, que no presentaran estas no homogeneidades.
Estas no homogeneidades se localizan en el camino de la luz al atravesar un fluido uobjeto, y son la causa de su desviación; desviación que es observable mediante conversión a "sombras" en un sistema de fotografía Schlieren.
Historia
El "efecto Schlieren" lo observó por vez primera Robert Hooke1 en 1665 con una gran lente convexa y dos velas. Una vela sirvió como fuente de luz, la otra, producía el aire caliente ascendente, que observaba con su sistema. El "sistema deSchlieren" convencional se le atribuye al físico alemán August Toepler.,2 que fue diseñado para detectar el efecto en el vidrio utilizado para hacer las gafas y otras lentes. En el sistema convencional3 se utiliza una fuente de luz puntual para iluminar el objeto a observar.
Gracias a una lente refractiva —particularmente, una lente Sclieren—, se forma una imagen localizada en la distancia conjugada, deacuerdo con la ecuación:
, donde es la distancia focal de la lente; es la distancia del objeto a la lente; y es la distancia de la imagen del objeto a la lente.
Con un cuchillo situado en el punto focal de la lente, se evita que algunos haces de luz lleguen a la imagen del objeto, con lo que la iluminación de la misma se verá reducida. Con una segunda lente, se forma la imagen en la pantalla devisualización, a una distancia conjugada de la lente de schliere.
La visualización del efecto se basa en la desviación de la luz por un gradiente en el índice de refracción,4 y este gradiente está directamente relacionado con el gradiente de densidad del objeto observado.
La luz desviada es comparada con la luz no desviada en una pantalla de visualización, de forma que la luz no desviada esbloqueada por un cuchillo. La luz desviada hacia el cuchillo produce un patrón de sombras dependiendo de si había sido bloqueada o no. Este patrón de sombras es la intensidad de luz que representará las expansiones —regiones de densidad más baja— o contracciones —regiones de densidad más alta— del fluido a estudiar.
Fotografía Schlieren
La fotografía schlieren es un proceso óptico usado parafotografiar la variación de densidad de un fluido —conocido como "efecto schlieren"—, inventado por el físico alemán —en 1864— August Toepler. Se utiliza para estudiar los flujos del aire en situaciones de velocidades supersónicas como pueden ser en aeronáutica o balística, para fotografiar el flujo de aire que rodea a un objeto en movimiento.
Su importancia está cambiando, debido al creciente usode la mecánica de fluidos computacional, que usa el mismo principio para mostrar los resultados calculados informáticamente.
Sistema óptico
El primer sistema que observó el efecto, fue el diseñado por Robert Hooke con una gran lente convexa, y dos velas. El "sistema de Schlieren" convencional se le atribuye al físico alemán August Toepler.
Actualmente, el sistema básico de Schlieren es unsistema óptico iluminado con luz colimada —de haces paralelos—, con fuente tras el objeto a observar. Las variaciones en el índice de refracción causadas por el gradiente de densidad del fluido en observación, distorsiona el haz de luz colimada. Esta distorsión en los haces de la luz, crea una variación espacial en la intensidad de la luz, que puede ser visualizado directamente como un gráfico desombras.
En la fotografía de Schlieren, la luz colimada se enfoca con una lente, y se usa un cuchillo en el punto focal para bloquear la mitad del haz de luz. Cuando se observa un fluido de densidad uniforme, esto simplemente hará que la fotografía tenga la mitad de brillo. Cuando se observa un fluido con variaciones de densidad, el haz se focalizará de manera imperfecta, y las partes que están...
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