Lássuk a flowt - a Schlieren-hatás

Ami igazán fontos, az a szemnek láthatatlan - mondta Grimpix - de nem láthatatlan a parabolatükör számára - tette hozzá, amikor nekifogtunk a kísérletezésnek.

Már keresztül-kasul bejárta az internetet, az a módszer, amivel megjeleníthetőek az amúgy teljesen átlátszó, de eltérő törésmutatójú közegek. Amennyire tudományosnak néz ki, pont annyira egyszerű. Több módszer is van a schlieren-hatás vizsgálatára, pl. a Z-berendezés, amihez két tükör kell, de vannak lencsés megoldások is. Aztán van egy ilyen módszer is, amiről bővebbet sajnos nem találtunk, de egy ilyen spéci lentikuláris háttérrel a stanfordiak szerint még egyszerűbben lehet majd (handheld) vizsgálódni. Jelenleg leginkább az egytükrös megoldás mémesedett el. 

Adná magát a borotválkozó tükör, de sajnos kicsit sem alkalmas a kísérletre. Egyrészt nagyon rövid a gyújtótávolsága (<30 centi), de még annál is hepehupásabb a felszíne. Arról nem is beszélve, hogy milyen hülyeség a tükröző felületet az üveg mögé tenni. Lásd itt balra. Ilyen képet  vetít egy kör alakú kvázi-homogén felületű fényforrásról. Na, emiatt nézel ki ennyire szarul a tükörben. S még ez alapján sminkelsz.

Én nem tudom a youtubon az uraknak honnan van félméteres, vagy annál is nagyobb átmérőjű, tökéletes tükre, méteres, vagy annál is nagyobb gyújtótávolsággal, mert nem olcsó mulatság. Nekünk csak a Newton távcső tükre van, azt is elajándékoztuk már, úgy kellett visszalejmolni a kísérlet idejére. 11.76 angol font az ára, ha nem távcsőként veszed meg. Nem parabola, hanem szférikus, 70 milliméteres átmérő, 450 milliméteres gyújtótáv. De ti használjatok nagyobbat, ha van.

A berendezés egyszerű. Millió ábra van a neten, nem szaporítjuk. Tükör. Ha eléje 2 gyújtótávolságnyira teszünk egy pontszerű fényforrást, akkor a vetített (valós) kép pont a fényforrásra fog esni, és a mérete is megegyezik majd. A gyakorlatban persze úgy kell beállítani a cuccot, hogy a vetített kép a lámpa mellé (1-2cm) kerüljön, különben hogyan tennénk mögéje a kamerát. Tologatással ez elég hamar megvalósítható. Persze lehet próbálgatni, hogy közelebb visszük a lámpát, ekkor a vetített kép hátrább fog kerülni, és nagyobb is lesz, de nem láttuk előnyét ennek.  A vetített fénypont felét egy pengével, vagy anyagában vékony lemezzel kell maszkolni. Ebből következik, hogy bár mindenhol hangsúlyozzák, hogy pontszerűnek kell lennie a fényforrásnak, de azért nem árt, ha legalább pár milliméter átmérőjű. A maszk nagyon fontos, felezi a fényerőt. A kamera a tükör  illetve a vetített kép tengelyének meghosszabbításába kerül. Fókusszal a tükörre, olyan látószöggel, hogy a tükör köre a lehető legjobban látható legyen.

A lámpából kilépő sugarakat a tükör előtt a hőáramlás, vagy a gázok fénytörése csöppet elhajlítja (akár csak tized-, századmillimétert a 2x450 milliméteres távon), éppen annyira, hogy egyes sugarak, amelyek a maszkra kellene essenek, mégis átjutnak mellette, vagy az olyanok, amelyek át kellene jussanak, fennakadnak a maszkon.  Így árnyékként és világosabb felületekkel jelenítik meg az eltérő törésmutatójú közeghatárokat. 

Azt is meg lehet próbálni, hogy a vetített kép felét nem kitakarjuk pl. egy borotvapengével, hanem két különböző színű szűrőt teszünk eléje, a színekkel megfelezve a vetített fénykört. Ebben az esetben kétszínű képet kapunk és a színek fogják kirajzolni a közegek határfelületeit  A fényképezőgép a maszk mögé kerül, úgy, hogy a vetített kép és a tükör tengelyében az ekkor teljes felületében tündöklő tükröt lássa, lehetőleg minél jobban kitöltve a képmezőt. Élességet a tükörre állítunk, vagy csöppet eléje, hiszen ott lesznek a történések. Ez azt is jelenti, hogy teleobjektív nélkül elég esélytelen a vállalkozás. 

Ha lenne rendes tükrünk és megfelelő méretű lakás, mi mindenképpen kipróbálnánk többféle átmérőjű fényforrást. Nagyon apró fényforrás esetén látnánk némi perspektívát abban, hogy közelebb víve a fókuszponthoz (1.X fókusztávolságra), a vetített képet megnöveljük annyira, hogy az már kényelmesen megfelezhető legyen a pengével. Pl. egy-két milliméteres fényfoltot 4-5 milliméterre felnövelve. Érdemes lenne többféle hullámhosszú fényekkel is kísérletezni, elképzelhető, hogy másképp törik meg egy UV led fénye, illetve egy piros led fénye. Az objektív nélküli kísérleteknek is lenne tere, mondjuk a D5000 nem vehető rá, de egy szétszerelt webcamera simán. De kísérletezzen az ezzel, akit fizetnek érte és van is felszerelése hozzá. 

A pontszerű fényforrásra több mindent kipróbáltunk, 4 milliméteres karton maszkot zseblámpára, majd sörösdobozba fúrt 1,5-2 milliméteres maszkot, kulcstartó ledet és egy kb. 0,4-0,7 milliméteres optikai kábelt is, szintén zseblámpára szerkesztve. A lézerek nem kifejezetten alkalmasak erre a módszerre.
A lámpa és a maszk 900 milliméterre (kétszer az F450mm) került a tükörtől. Így a 200 milliméteres teleobjektívvel a tükör nagyjából kitöltötte a képmezőt. A D5000 videóbeállításai teljesen automatikusak. Semmilyen beleszólásunk nincs például a záridő-választásba, ami azért lehet probléma, mert a ledlámpákat hajlamosak nem teljesen meghajtani a derék kínaiak, hanem villogtatni, ami a videón sávosodást eredményez.
A színszűrős módszer nem  vált be, egy piros és egy kék Cokin utánzattal próbálkoztunk, de az anyagvastagság ekkora skálán nem volt elhanyagolható és jelentősen  kettőzte a kapott képet. A penge-maszk viszont elég jól teljesített.

A youtubon, már mindent kipróbáltak ezzel az eszközzel, lőttek előtte szuperszonikus és szubszonikus puskagolyót is, de még eléje is fingottak. Ez a levitációs cucc kifejezetten érdekes. Ez a két videó meg jól megmutatja, mit kell csinálni, 1, 2.
Itt meg Ian kollégánk remek kísérletsorozata a témában. Jó szórakozást.

Lazán kapcsolódik, hogy ezt a videót már nem MoviMakerben, hanem DaVinci Resolveban vágtuk. Első ilyen próbálkozás és máris szerelembe estünk ezzel a programmal.