Вовченко Лазерні методи діагностики 2008 - Стор 7
ні прямо-тіньового зображення, неоднорідність виглядає на екрані завжди у вигляді темної ділянки. Світлі ділянки зображення на екрані утворюються променями, що прийшли з інших областей простору після відхилення їх іншими неоднорідностями. Там, де відхилення не дуже великі, світлі смуги розташовуються поряд із темними. Такого ефекту можна досягти при відповідному виборі відстані між неоднорідністю, що вивчається, і екраном.
Наведемо приклад, що ілюструє інформативність прямотіньового методу. На рис. 4.6 представлені тіньові фотографії, що візуалізують динаміку процесів у каналі ТЕА азотного лазера.
Мал. 4.6. Візуалізація післяпробійних процесів у електророзрядному каналі ТЕА азотного лазера
На ранніх стадіях (t = 0,2 ÷ 12 мкс) спостерігається різке розширення плазмового каналу та формування первинної ударної хвилі. При її відбитку від стіни лазерної кювети формуються вторинні ударні хвилі. На пізнішій стадії (t> 50 мкс) однорідність порушується, в остигаючому каналі воз-
никає інтенсивний вихровий рух. Добре видно області турбулентних пульсацій, що поступово збільшуються у розмірах.
Оцінку просторового дозволу для методу точки, що світиться, можна отримати зі співвідношення
де ρ – розмір точкового джерела світла, L та h – відстані від площини реєстрації зображення до об'єкта та точкового джерела, відповідно (рис. 4.5, б).
Тіньовий метод мало ефективний для візуалізації областей поступового розширення або стиску, в яких зміна другої похідної показника заломлення мало
У 1857 р. французький фізик Леон Фуко запропонував оригінальний спосіб контролю точності виготовлення дзеркал.телескопів. У фокусі досліджуваного сферичного дзеркала він поставив не-
прозору пластинку з гострою кромкою – ніж Фуко. Екран перекривав весь світловий пучок для дзеркала зі сферичною поверхнею. Якщо ж поверхня дзеркала відрізнялася від сферичної, то частина світла вже не потрапляла у фокус і, пройшовши повз край ножа, освітлювала затемнену частину екрана. Таким чином, ніж Фуко відтинав «паразитне» засвічення, збільшуючи контраст і залишаючи на екрані лише зображення неоднорідності.
У 1864 р. цей метод удосконалив німецький фізик Август Теплер. Він запропонував використати схему з ножем Фуко для дослідження неоднорідностей у прозорих середовищах. Теплер назвав цей спосіб шлірен-методом від німецького слова «schlieren», що означає неоднорідності ("шліри") у склі. Метод Теплера дає можливість бачити не другу похідну показника заломлення, а першу, тобто градієнти. Крім того, при використанні фотометрії та зразка освітленості за допомогою шліренметоду можна обчислювати абсолютні значення щільності.
У шлірен-методі (рис. 4.7) об'єкт, що досліджується, проектується на екран за допомогою об'єктива L 3 . Роль джерела світла виконує
ет щілина S . Лінзи L 1 і L 2 будують зображення цієї щілини в площині N де поміщається ніж Фуко (візуалізуюча діафрагма).