Киносъемка оптических неоднородностей в прозрачных средах

 

Теневые методы визуализации неоднородностей в прозрачных сре­дах основаны на изменениях величины показателя преломления, вызывающих отклонение световых лучей, проходящих через раз­личные точки среды. Неоднородности в прозрачной среде и прояв­ляющиеся при этом изменения показателя преломления возникают вследствие того, что плотность одного и того же вещества изменя­ется из-за непостоянства давления или температуры в пределах волн.

На рис. 10-1 показан путь луча света в оптически неоднород­ной среде. Луч света, который в однородной среде имел бы на­правление А и достиг экрана в точке р в момент времени t, в дей­ствительности, пройдя через оптически неоднородную среду, полу­чит направление А' и достигнет экрана в точке t' в момент вре­мени I' вследствие того, что скорость распространения световой волны зависит от плотности среды.

Помещая на пути лучей света соответствующую оптическую ап­паратуру, мы можем зафиксировать перераспределение освещенно-стей на экране (или светочувствительном слое), величины откло­нения световых лучей или смещения их, либо величины запаздыва­ния световых волн по фазе. На этом основываются три метода (или три системы) визуализации неоднородностей в прозрачных средах:

1) прямой теневой метод, фиксирующий линейное смещение
луча, или вторую производную показателя преломления;

2) щлирен-метод (метод Теплера), фиксирующий угловое отклонение лучей, что позволяет определить градиент плотности или первую производную показателя преломления;

3) интерференционный метод, фиксирующий разность хода двух
лучей, один из которых проходит через оптическую неоднородность,
а другой, — минуя ее. Этот метод даст возможность непосредствен­но определить показатель преломления.

На рис. 10-2 приведены два снимка модели профиля крыла са­молета, обтекаемого скоростным воздушным потоком, полученные разными методами.

Поскольку теневые методы позволяют наблюдать явления, за­висящие от самой плотности и различных ее производных, то эти

три метода являются дополняющими друг друга. Каждый из них обнаруживаеттакие особенности, которые менее ясно могут быть обнаружены другими методами.

Шлирен-метод и прямой теневой применяются для получения картины расположения и формы областей изменения плотности, по­являющихся в высокоскоро­стных потоках, в явлениях смешивания и при свобод-ной или вынужденной кон­векции, что дает очень цен-

Рис. 10-1. Прохождение луча света через оптически неоднородную среду

ную информацию для пони­мания исследуемых явле­ний.

Интерференционный ме­тод используется главным

образом для получения количественных данных. Пользуясь уравне­ниями газовой динамики или гидродинамики, при некоторых пред­положениях можно вычислить давление, скорость, температуру и число М потока.

Большое преимущество оптических методов заключается в том,

что они не вносят никаких возмущений в изучаемую среду, например в поток воздуха при обтекании модели крыла самолета в аэродинамической тру­бе. Высокая чувствитель­ность оптических методов дает возможность при изучении многих физиче­ских явлений получать количественные данные, которые используются для проверки теоретиче­ских положений и лежа­щих в их основе допуще­ний.

Рис. 10-2. Два снимка модели профиля крыла са-молета, обтекаемого воздушным потоком, полу-ченные разными методами

Значение киносъемки, особенно высокоскорост­ной, для исследований с использованием оптиче­ских методов визуализа­ции неоднородностей в прозрачных средах зак­лючается в том, что кино­съемка дает возможность зафиксировать картину быстро протекающих и неустановившихся про-

 

Рис. 10-3. Теневая картина летящей пули Рис. 10-4. Образование прямого те-

невого изображения

цессов, которые только благодаря киносъемке могут быть изучены.

Прямой теневой метод. Если строго направленный пучок све­товых лучей от точечного источника света отбросить на экран, то при отсутствии неоднородностей в пространстве, которое пронизы­вает световые лучи, экран будет засвечен равномерно. При появле­нии неоднородности, например при прохождении ударной волны, вызванной полетом пули, часть лучей света несколько изменит на­правление, и на экране возникнет теневая картина летящей пули и вызванных ее движением скачков уплотнений в воздушной среде (рис. 10-3).

Ударная волна (определенная масса воздуха, обладающая большей плотностью) будет видна па экране в виде двух полос: темной и подчеркивающей ее светлой. Рис. 10-4 поясняет, как обра­зуется теневое изображение, обнаруживающее неоднородность в прозрачной среде, вследствие отклонения световых лучей объема­ми среды, имеющими иную плотность, а следовательно, и другой показатель преломления.

Для того чтобы получить резкое изображение, размеры источни­ка света должны быть малы. Размытость изображения, вызванная конечными размерами источника света, пропорциональна диаметру светящегося кружка.

Теневое изображение может быть получено с помощью пучка строго направленного света независимо от того, будет ли это пучок параллельных, расходящихся или сходящихся лучей. Легче всего получить пучок расходящихся лучей. Для этого нужен только один точечный источник света. Чтобы сформировать параллельный или сходящийся пучок, необходим оптический элемент: коррегирован-ная линза или вогнутое параболическое зеркало, свободные от сфе­рической и хроматической аберраций.

Прямой теневой метод применяют для визуализации больших градиентов изменения плотности среды, вызванных полетом тел со сверхзвуковой скоростью или конвекционными потоками газов или жидкостей.

Шлирен-метод Теплера.Наиболее распространенный метод ви­зуализации оптических неоднородностей в прозрачных средах по­лучил название шлирен-метода Теплера. Это название дано по име­ни немецкого ученого Л. Теплера, который в 1864 году впервые опубликовал работу, в которой указал на возможность использо­вания метода «ножа» Фуко для исследования неоднородностей в прозрачных средах. Метод «ножа» был изобретен известным фран­цузским физиком Л. Фуко, применявшим его начиная с 1856 года для проверки точности шлифовки оптических поверхностей при изготовлении телескопов. В литературе до сего времени нет едино­образия в наименовании этого метода. Его называют шлирен-мето-дом, методом свилей, методом полос и методом стриоскопии.

Сущность шлирен-метода станет понятной с помощью рис. 10-5. Свет от точечного источника / или источника с прямолинейной нитью (расположенной перпендикулярно плоскости рисунка) фо­кусируется с помощью конденсорной линзы 2 на точечную или ще­левую диафрагму 3 таким образом, чтобы последняя была равно­мерно освещена. Прошедший сквозь диафрагму свет фокусируется с помощью длиннофокусного, имеющего большой диаметр объекти­ва 4 на кромку «ножа» Фуко 5, представляющего собой непрозрач­ную шторку с острым краем. При этом «нож» должен быть распо­ложен точно в фокальной плоскости и строго параллельно изобра­жению щелевой диафрагмы. Если в исследуемом (рабочем) прост­ранстве на пути лучей света отсутствуют неоднородности (гради­енты показателя преломления) и при условии, что объектив обла­дает высокими оптическими качествами и хорошо коррегирован в отношении сферической и хроматической аберраций, то при пере­движении «ножа» в направлении, указанном стрелкой, доступ све­та к объективу приемной части 6 и далее к экрану 7 (или светочувствительному слою кинопленки) прекратится в момент, когда «нож» полностью перекроет изображение диафрагмы.

При появлении неоднородности в исследуемом пространстве Н некоторые лучи света будут отклонены вверх, вниз или в сторо­ны. Те из них, которые отклонятся вверх, пройдут над «ножом», по­падут в объектив съемочной камеры и образуют шлирное изобра­жение на пленке 7. В этом случае лучи, которые, проходя неодно­родность, отклоняются вниз, вправо и влево, в объектив камеры не попадут, благодаря чему и образуется это теневое изображение.

Для выявления неоднородностей, в которых лучи отклоняются вниз, кромку «ножа» устанавливают так, чтобы она перекрывала изображение диафрагмы неполностью. Выявление неоднороднос­тей, отклоняющих лучи света влево или вправо, может быть полу­чено поворотом всей системы (источника света с диафрагмой и «ножа») на угол 90° или применением различной формы диафрагмы 3 и «ножа» 5. Ели диафрагма имеет вид щели, то в качестве «но­жа» могут быть использованы щель, нить в центре изображения

щелевой диафрагмы, нить, смещенная от центра изображения ди­афрагмы, расфокусированная нить, решетка и т.д.

Когда «нож» неполностью перекрывает изображение диафрагмы и часть пучка света проходит над краем «ножа», тогда шлирная картина будет более светлой.

Если «нож» установлен неточно в фокальной плоскости, то поле изображения в съемочной камере будет освещено неравномерно -оно будет светлее к одной стороне и темнее к другой.

К качеству оптической системы Теплера предъявляются весьма строгие требования. Само стекло не должно иметь неоднородностей,

 

 

Рис. 10-5. Схема шлирен-метода Теплера

Рис. 10- 6. Оптическая схема шлирен-систе­мы Теплера с параллельным .ходом свето­вых лучей через исследуемое пространство: / — источник света с прямолинейной нитью; 2 — оптическая система осветителя; ; 3- ще­левая диафрагма; 4 — первая линза (объек­тив большого диаметра), образующая па­раллельный пучок световых лучей; 5-ис­следуемое пространство (рабочая часть);6 -вторая линза (объектив большого диаметра); 7 — «нож» Фуко; 8—объектив; 9 — фокальная плоскость киноаппарата

свилей, пузырьков. Это требование чрезвычайно трудно выполнить при отборе слитков стекла для изготовления линз большого диа­метра. Поверхности линз должны быть очень точно отшлифованы и отполированы. Сферическая аберрация должна быть устранена настолько, чтобы края объектива давали такую же освещенность в поле изображения, как и середина. Хроматическая аберрация так­же должна быть устранена. Астигматические ошибки, кома и иск­ривление поля изображения, наоборот, мало влияют на качество теневой и шлирной картины.

Простые двояковыпуклые линзы непригодны для использования в оптической системе шлирен-метода Теплера. Поэтому использу­ют хорошо корригированные длиннофокусные объективы, изготов­ленные для телескопов, предназначаемых для астрономических на­блюдений. Коррекцию их можно еще больше улучшить, если распо­ложить два одинаковых объектива таким образом, чтобы между ними был параллельный ход лучей, как показано на рис. 10-6.

В современных шлирен-системах Теплера вместо линз чаше ис­пользуют вогнутые зеркала с поверхностным серебрением, так как они свободны от хроматической аберрации, а неоднородности в толще стекла не могут оказывать влияния на оптические свойст­ва их зеркальной поверхности. Кроме того, зеркала могут быть из­готовлены значительно большего диаметра, нежели линзы. На рис.

 

10-7 изображена оптическая схема зеркальной шлирен-системы Теплера.

В Советском Союзе выпускаются приборы Теплера трех типов:

зеркально-менисковый (ИЛБ-451), зеркально-линзовый (ТЕ-21) и

зеркальный (ТЕ-19). Наиболее широкое распространение получил

прибор ИАБ-451, оптическая схема которого изображена на рис.

10-8.

Прибор ИАБ-451 состоит из двух зеркально-менисковых объек­тивов с f=1917 мм, осветительной системой с щелевой диафрагмой

 

 

Рис 10-7. Шлирен-система с вогнутыми зерка-лами:

1 — осветительная система; 2— щелевая ди-афрагма;!; 3 — отклоняющее зеркало; 4 — пер­вое вогнутое зеркало, формирующее парал­лельный пучок лучей света; 5 — ограниченное плоскими оптическими стеклами исследуемое (рабочсе) пространство; 6 — второе вогнутое зеркало: 7— отклоняющее зеркало; 8—нож Фуко; 9— экран, на котором образуется те­невое изображение

Рис. 10-8. Оптическая схема зеркально-менисковой системы ИЛБ-451:

1 — первый зеркально-менисковый объектив; 2 — второй зеркально-менисковый объектив; 3 — источник света; 4 — конденсор осветительной системы; 5 — щелевая диафрагма; 6 — светофильтр; 7 — отклоняющее зеркало; 8—«нож» Фуко; 9 —лин­зы, фокусирующие изображение; 10 — полупрозрачное зеркало; 11 — визирная трубка; 12—киноаппарат

и приемной части с «ножом» Фуко. Диаметр наблюдаемого поля равен 230 мм.

Для фокусирования лучей от источника света в плоскости щели служит двухлинзовый конденсор. Щелевая диафрагма состоит из двух шторок, раздвигаемых в разные стороны от оптической оси с. помощью микрометрических винтов. Длина щели регулируется в пределах от 0,2 до 12 мм, а ширина — от 0 до 3 мм. Вместо щелевой диафрагмы можно устанавливать щитки с круглыми отверстиями разных диаметров. В пучок лучей, формируемый конденсором, мож­но вводить светофильтры из цветного стекла (желтый, желто-зеле­ный и красный), которые укреплены на вращающемся барабане.

В приемной части имеется каретка с «ножом» Фуко, окулярная трубка для наблюдения шлирного изображения и приставки для фото- и кинокамер. «Нож» можно перемещать вдоль оптической оси в пределах 50 мм с точностью до 0,1 мм, а поперек оптической оси — на 25 мм с точностью до 0,01 мм. Кроме того, можно повора­чивать «нож» на 360° с точностью до 6'. Вместо «ножа» Фуко в хо­де лучей может быть установлена нить, решетка и т. п.

Имеются две фотоприставки, которые дают изображения в виде кругов диаметром 24 и 80 мм. Специальный объектив позволяет присоединить к оптической системе киносъемочную камеру.

Прибор ТЕ-21 зеркально-линзового типа. Его коллиматорные объективы состоят из двух сферических зеркал и двух корригирую­щих линз. Фокусное расстояние объективов 4424 мм. Диаметр на­блюдаемого поля 400 мм.

Прибор ТЕ-19 зеркального типа состоит из двух вогнутых зер­кал и двухлинзового конденсора, исправляющего остаточные абер­рации зеркал. Фокусное расстояние 1500 мм. Диаметр наблюдаемо­го поля 150 мм.

Способы получения цветного изображения. Несложные видоиз­менения прибора Теплера позволяют получить многоцветное изо­бражение, в котором каждый цветовой тон соответствует опреде­ленному градиенту плотности в картине распределения неоднород-ностсй прозрачной среды.

Цветное изображение более наглядно и привлекательно, что особенно важно для учебных кинофильмов. Цвет облегчает наблю­дение особенностей изучаемых явлений и процессов, так как глаз более чувствителен к цветовому контрасту, чем к контрасту серых плотностей.

Наиболее простой способ получения цветного изображения на приборе Теплера заключается в установке в фокальной плоскости приемной части шлирен-системы, вместо «ножа» Фуко светофильт­ра, состоящего из параллельных полос разного цвета, например си­него, зеленого и красного. Если при отсутствии неоднородности в рабочем пространстве изображение щели осветителя сфокусировать на среднюю (зеленую) узкую полоску светофильтра, то лучи све­та, отклоняющиеся при прохождении оптических неоднородностей, будут приходиться на соседние полосы других цветов (синего и красного), давая на экране разноцветное изображение.

Другой способ основан на разложении узкого пучка белого све­та, прошедшего сквозь щелевую диафрагму осветителя, в спектр. Тогда в фокальной плоскости приемной части прибора Теплера об­разуется изображение спектра. Если установить в приемной части прибора вместо «ножа» узкую щель и вырезать часть спектра, то. пока среда в рабочей части однородна, поле наблюдения будет ок­рашено в один какой-то цвет. При появлении в исследуемом про­странстве неоднородности часть спектра сместится и через щель пройдет свет другой окраски. Цветную картину на приборе ИАБ-451 получают с помощью приставки к осветительной части прибо­ра, которая состоит из двух призм прямого зрения, которые разла­гают пучок белого света в спектр. При вращении призм вокруг оп­тической оси в противоположные стороны происходит изменение ширины спектра.

Соединение прибора Теплера с кинокамерой. Простейший спо­соб соединения теневой (шлирной) оптической системы с кино-

съемочной камерой следующий. Объектив кинокамеры должен быть расположен вблизи зрачка прибора Теплера (находящегося в плоскости «ножа» Фуко) так, чтобы весь пучок световых лучей, выходящих из прибора, охватывался входным зрачком объектива кинокамеры. Почти все объективы из обычного комплекта кинока­меры обеспечивают как охват пучка световых лучей в системе, так и фокусирование на кинопленке объекта съемки исследуемого в рабочем пространстве прибора Теплера. Таким образом, для сов­местной работы прибора Теплера и обычной кинокамеры, а также скоростной кинокамеры СКС-1 не требуется никаких дополнитель­ных оптических систем. Масштаб изображения объекта зависит от фокусного расстояния объектива кинокамеры. Получение изобра­жения нужного масштаба достигается сменой объективов. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем крупнее будет изобра­жение объекта на пленке в кинокамере.

Для соединения прибора Теплера со сверхскоростными кинока-' мерами СФР или ФП-22 необходимо между выходным зрачком шлирной оптической системы и кинокамерой ввести дополнитель­ную оптику. Назначение этой дополнительной оптической системы состоит в том, чтобы совместить выходной зрачок прибора Теплера и входной зрачок кинокамеры, а также обеспечить необходимый масштаб изображения объекта съемки на пленке. Из дополнитель­ной оптической системы лучи выходят параллельным пучком и да­ют на пленке в сверхскоростной кинокамере, сфокусированной на бесконечность, изображение объекта исследования.

Источники света для съемки теневыми методами. Наиболее су­щественными свойствами источника света, применяемого для съем­ки прямым теневым методом или по шлирен-методу, являются ма­лые размеры его светящегося тела и большая яркость. В случаях вспышек — их длительность и частота повторения, а также стабиль­ность свечения в течение времени съемки. Спектральные свойства света в большинстве случаев не имеют большого значения.

Выбор источника света зависит от особенностей изучаемого яв­ления или процесса. Для съемки процессов, протекающих с малы­ми скоростями, используют источник света непрерывного свечения: лампы накаливания, ртутные и ксеноновые лампы. Эти лампы мо­гут кратковременно работать в форсированном режиме, когда их яркость повышается в несколько раз.

Для нормальной киносъемки обычной 35-мм кинокамерой, а также для высокоскоростной киносъемки 16- и 8-мм кинокамерами типа СКС-1 или «Пентацет-16» вследствие очень малых размеров изображения часто не требуется яркого источника света. Яркий источник света необходим для сверхскоростной киносъемки, и тогда бывает нужно использовать импульсные лампы с увеличенной дли­тельностью вспышки, дающие равномерное свечение в течение все­го периода съемки (обычно от 8 до 20 мс), или искровые источники света.

 

Иногда удобно использовать многократно-импульсный источник света, синхронизированный с движением кинопленки в съемочной камере.

Прибор ИАБ-451 обычно комплектуется лампой накаливания и ртутной лампой сверхвысокого давления СВдШ-250-3.

Выбор кинопленки для съемки теневых картин. Основная ха­рактерная особенность изображения, получаемого как простым те­невым методом, так и шлирен-методом Теплера, — это относитель­но малая контрастность. Интервал яркостей как в простом теневом, так и шлирном изображении редко бывает более 1:10. Если экспо­зиция такой картины приходится на прямолинейный участок харак­теристической кривой фотографического материала, то можно счи­тать, что все типы кинопленки, применяемые для обычных кино­съемок, пригодны также и для съемки теневого изображения.

Однако при съемке с очень короткими выдержками и недоста­точно ярком источнике света экспозиция часто приходится на ниж­ний участок характеристической кривой (область недодержек). Этого следует избегать. Наоборот, нужно стремиться усилить конт­раст изображения теневой картины, чтобы сделать заметными та­кие детали, которые не видны при непосредственном рассматрива­нии шлирного изображения, применяя, например, более длительное проявление кинопленки до более высокого значения у.

Цветные изображения, получаемые по шлирен-методу Теплера, имеют такую же контрастность, что и соответствующие черно-бе­лые. Что касается вопроса цветовоспроизведения, то поскольку ес­тественных стандартов цветного шлирного изображения нет, обыч­но требуется получить лишь достаточное разнообразие цветовых тонов и высокую их насыщенность. Точная цветопередача здесь не имеет значения еще и потому, что цветное шлирное изображение обычно служит исключительно для получения качественной кар­тины исследуемого процесса, но не количественного анализа.

Таким образом, для съемки цветной шлирной картины можно применять любые цветные многослойные кинопленки, не проявляя особой заботы о точности цветового баланса. Повышенный контраст и насыщенный цвет всегда желателен, чтобы получить локальные цветовые тона. Требования к экспонированию цветной кинопленки остаются теми же, что и для черно-белой пленки.

Интерференционный метод. Получение и съемка интерференци­онной картины оптических неоднородностей в прозрачных средах осуществляются с помощью приборов, называемых интерферомет­рами, которые основаны на разделении пучка световых лучей на два когерентных пучка и соединении их снова в один пучок после прохождения каждым из них по своему тракту. Так как когерент­ные волны способны интерферировать, то в случае образования разности фаз волновых колебаний в двух пучках на экране возни­кают интерференционные полосы.

Разделение и воссоединение интерферирующих пучков световых лучей производится различными способами: с помощью зеркальных систем, оптических элементов из двулучепреломляющих кристал­лов или дифракционным методом.

На рис. 10-9 изображена оптическая схема двухлучевого интер­ферометра Маха-Цандера, в котором разделение пучков и их ре-

Рис. 10-9. Оптическая схема двухлучевого интерферо­метра:

1 — источник света; 2 — конденсор; 3 — щелевая диа-фрагма; 4 — объектнвколлиматора; 5, 8—полупро­зрачные пластины; 6, 7 —зеркала; .9 — исследуемая модель; 10 — исследуемое пространство; 11— защит-ные оптические стекла; 12 - объектив приемной час­ти прибора; 13 — объектив киноаппарата- 14 — кино­пленка

комбинация достигаются при помощи зеркал и полуотражающих пластин.

Если оптическая длина пути обоих пучков одинакова, экран будет освещен равномерно. По если после разделения света на два когерентных пучка они будут распространяться в средах с различ­ной плотностью, то между световыми волнами образуется разность

Рис. 10 10. Интерференционнаякартина температурного поля от нагретого полного цилиндра:

а — при начале нагрева и естественной конвекции воздуха; б — при дальнейшемнагревании окружающей среды

•фаз и на экране возникает интерференционная картина, состоящая из полос равной ширины или равного наклона (рис. 10-10). По на­правлению и смещению полос определяют качественную картину и количественные данные о прозрачной среде в исследуемом простран­стве, где показатель преломления по каким-либо причинам менялся. Оптические системы для получения интерференционной картины неоднородностей в прозрачных средах весьма разнообразны. Интер-

 

 

Рис.10-11. Оптическая схема интерферен­ционной приставки РП-452 к теневому при­бору ИАБ-451:

Ф\ и Фг—' фото- пли кинокамеры для съемки интерференционной картины

Рис. 10-12. Оптическая схема интерферен­ционной приставки с дифракционными ре­шетками к прибору ИАБ-451

ференционную картину можно получить и на приборах Теплера с помощью дополнительных приставок.

Выпускается два типа интерференционных приставок к прибору ИАБ-451. На рис. 10-11 изображена оптическая схема интерферен­ционной приставки РП-452.

Сходящийся световой пучок, поступающий из прибора ИАБ-451, делится полупрозрачной пластинкой Мо на два когерентных пучка, которые, отражаясь от зеркал М1 и М₂, интерферируют между со­бой по обе стороны полупрозрачной пластинки М'₀- Интерферен­ционная картина может фотографироваться в белом или монохро­матическом свете с визуальным контролем за исследуемым объек­том.

Другая приставка позволяет преобразовать прибор ИАБ-451 в

Рис. 10-13. Схема установки для киносьемки ин­терференционной картины температурного поля в теплообменномустройстве

дифракционный интерферо­метр (интерферометр сдвига с постоянной величиной сдвига волновых фронтов). С этой целью вместо «ножа» Фуко устанавливается диф­ракционная, решетка. Если на решетку R (рис. 10-12) падает сферический волно­вой фронт, то за решеткой образуется несколько коге­рентных волновых фронтов с дифракционными макси-

мумами 0±1, 0±2 и т. д. порядков (на рисунке показаны 0-й и 1-й порядки: h = 0 и h=—1). В области наложения волновых фронтов возникает интерференционная картина. В зависимости от периода и профиля штрихов дифракционной решетки можно получить двух-лучевую или трехлучевую интерференционную картину. Ширина интерференционного поля в двухлучевом варианте равна 110 мм, в трехлучевом — 75 мм.

Интерференционный метод наблюдения и исследования неод-нородностей в прозрачных средах находит широкое и разнообраз­ное применение. Часты случаи, когда типовая аппаратура не может быть использована. Поэтому для таких экспериментальных работ создаются уникальные установки. Приводим описание одной из них.

Трубчатые теплообменные устройства являются одним из важ­ных элементов в машиностроительной технике. Визуализация воз­душных потоков и температурных полей между элементами тепло-обменного устройства осуществляется интерферометрическим ме­тодом, который дает возможность наблюдать картину тепловых . потоков и получать количественные данные.

Экспериментальная установка представляет собой аэродинами­ческую трубу диаметром 250 мм, в рабочей части которой размеще­ны перпендикулярно потоку медные трубки с встроенными внутри них электрическими нагревателями. Наблюдение за процессом и киносъемка ведется через круглое застекленное окно диаметром 160 мм. Схема интерференционной установки показана на рис. 10-13.

Параллельный пучок света, излучаемый лазером 1, направляет­ся зеркалом 2 к линзе 3, которая превращает его в расходящийся пучок. После прохождения диафрагмы 4 лучи света поступают в светоделительную призму 5. Прошедшая в прямом направлении часть когерентного пучка отклоняется зеркалом 6 в объектив 7, формирующий широкий параллельный пучок и направляющий его в окно рабочей части аэродинамической трубы. Плоское зеркало 8, расположенное за противоположным окном, посылает параллель­ный пучок лучей света в обратном направлении через объектив 7 и отклоняющее зеркало 6 в светоделительную призму 5, которая от­клоняет его теперь в сторону объектива киносъемочной камеры 9. Опорный пучок когерентных лучей света от того же источника — лазера — поступает через светоделительную призму 5, объектив 10 после отражения от плоского зеркала 11 и в обратном направлении через объектив 10, светоделительную призму 5 в объектив камеры 9. Таким образом, в фокальной плоскости кинокамеры два коге­рентных пучка световых лучей интерферируют, образуя интерфе­ренционную картину неоднородностей в рабочем пространстве аэродинамической трубы.