Schlierenoptik

Schlierenfoto eines Flugzeugmodells bei Mach 1,2 im Windkanal

Die Schlierenfotografie ist eine Fototechnik, die 1864 vom deutschen Chemiker und Physiker August Toepler entwickelt wurde.

Die Erscheinung, dass aufsteigende Luftströme über sonnenbeschienenem Grund ihre Form und Lage unregelmäßig zu verändern pflegen, und durch diesen Luftstrom betrachtete Gegenstände verzerrt und flimmernd erscheinen, kann ganz allgemein zur Kenntlichmachung von Schwankungen der optischen Dichte (Gradient der Brechzahl) in Flüssigkeiten und Gasen herangezogen werden.

Dabei kann es sich um die gerade stattfindende Vermischung oder Lösung verschiedener Stoffe miteinander, um thermische Konvektionsbewegungen oder zum Beispiel um Luft-Stoßwellen um fliegende Projektile oder Profile im Windkanal handeln.

Anwendung findet dieses Schlierenverfahren dementsprechend in der Strömungstechnik, der Ballistik, der Untersuchung der Ausbreitung und Vermischung von Gasen und Lösungen und der Untersuchung des Wärmeaustausches durch Konvektion.

Zur Erzeugung einer Schlierenaufnahme wird die zu untersuchende Volumenregion (Schicht) durch ein Objektiv abgebildet, wobei das Licht des Bildes teilweise von einer Blende in Form einer Kante abgefangen wird. Das wird erreicht, indem die zur Beleuchtung dienende Lichtquelle möglichst punktförmig ist und die Keilblende sich genau in der Bildebene dieser Lichtquelle befindet.

Dichteschwankungen eines inhomogenen Mediums in der Schicht leiten einen Teil der Lichtstrahlen an der Kante vorbei und erzeugen Helligkeitsschwankungen im Abbild (zum Beispiel auf einer Mattscheibe), wodurch ein Bild der örtlichen Gradienten der Brechzahl entsteht.

Ein ähnliches Verfahren wird bei der Eidophor-Videoprojektion angewendet – hier ist die inhomogene Schicht jedoch ein Ölfilm, der von einem Elektronenstrahl strukturiert wird.

Siehe auch

Strömungsmesstechnik