Вовченко Лазерни диагностични методи 2008

В случай на изображение с директна сянка, хетерогенността винаги се появява на екрана като тъмна област. Светлите области на изображението на екрана се образуват от лъчи, дошли от други области на пространството след отклоняване от други нехомогенности. Там, където отклоненията не са много големи, светлите ивици са разположени до тъмните. Този ефект може да бъде постигнат с подходящ избор на разстоянието между изследваната нехомогенност и екрана.

Нека дадем пример, илюстриращ информативността на метода директна сянка. На фиг. 4.6 са снимки в сянка, визуализиращи динамиката на процесите в ТЕМ канала на азотен лазер.

Фигура: 4.6. Визуализация на процесите след разпадане в TEA канала за електрически разряд на азотен лазер

В ранните етапи (t = 0,2 ÷ 12 μs) се наблюдава рязко разширяване на плазмения канал и образуване на първична ударна вълна. Когато се отразява от стената на лазерната клетка, се образуват вторични ударни вълни. На по-късен етап (t> 50 μs) се нарушава еднородността при охлаждането-

няма интензивно вихрово движение. Областите на турбулентни пулсации са ясно видими, като постепенно се увеличават по размер.

Оценка на пространствената разделителна способност за метода "светеща точка" може да бъде получена от релацията

където ρ е размерът на точковия източник на светлина, L и h са разстоянията, съответно от равнината на регистрация на изображението до обекта и точковия източник (фиг. 4.5, б).

Методът на сенките не е много ефективен за визуализиране на области с постепенно разширяване или свиване, при които промяната във втората производна на показателя на пречупване е малка

През 1857 г. френският физик Леон Фуко предлага оригинален начин за контрол на точността на изработване на огледала за телескопи. В центъра на изследваното сферично огледало той постави-

прозрачна плоча с остър ръб - нож Фуко. Екранът покриваше целия светлинен лъч за огледало със строго сферична повърхност. Ако повърхността на огледалото се различаваше от сферичната, тогава част от светлината вече не попадаше на фокус и преминавайки покрай ръба на ножа, осветяваше потъмнелата част на екрана. По този начин ножът на Фуко прекъсна "паразитното" осветление, като увеличи контраста и остави на екрана само изображението на нехомогенността.

През 1864 г. този метод е подобрен от немския физик Август Теплер. Той предложи да се използва схемата на ножа на Фуко за изследване на нехомогенности в прозрачни среди. Теплер нарече този метод методът Schlieren, от немската дума "schlieren", което означава нередности ("schlieren") в стъклото. Методът на Теплер дава възможност да се види не второто производно на показателя на пречупване, а първото, тоест градиентите. Освен това, когато се използва фотометрия и стандарт за осветеност, използвайки метода на Schlieren, е възможно да се изчислят стойностите на абсолютната плътност.

При метода на Schlieren (фиг. 4.7), изследваният обект се проектира върху екрана с помощта на обектива L 3. Изпълнява се ролята на източника на светлина-

има цепка S. Обективи L 1 и L 2 изграждат изображение на този процеп в N равнината, където е поставен ножът на Фуко (образна диафрагма).