ні розміри.
Недоліком тіньового методу є неможливість проведення точних кількісних досліджень структури оптичної неоднорідності.
2. МЕТОД Теплера
Метод дослідження оптичних неоднорідностей, заснований на вимірюванні кутових відхилень світла e ~ grad n називається методом Теплера або шлірен-методом. Оптичні установки, призначені для роботи методом Теплера, називаються приладами Теплера. Вони зустрічаються в самих різноманітних варіантах залежно від їх призначення.
I. Принципова схема приладу Теплера
Принципова схема приладу Теплера наведена на рис. 2.1. br/>В
Джерело світла L являє собою рівномірно яскраво світиться майданчик MN, обмежену по лінії М прямолінійним краєм. У верхній частині рис. 2.1 ліворуч приведений вид джерела світла L за напрямом оптичної осі. Довгофокусний об'єктив К, виправлений на сферичну і хроматичну аберації, створює в площині М `N` зображення джерела L `. Діаметр об'єктива До повинен бути більше розмірів досліджуваної неоднорідності, яка поміщається на шляху світла між об'єктивом До і площиною М `N`. Гострий край ножа Фуко повинен розташовуватися строго паралельно прямолінійним краю зображення джерела світла. У верхній частині рис. 2.1 праворуч наведено відносне розташування діафрагми В і зображення джерела світла L `. Ширина незакритих частини зображення джерела світла позначена через а `. Об'єктив Про дає зображення об'єктів, що знаходяться в площині досліджуваної шліри S, на екрані Е. Відповідним підбором об'єктива Про можна у відомих межах змінювати розмір зображення об'єктів на екрані Е і вибрати відповідну для кожного випадку освітленість. Позначення відстаней між різними деталями установки наведено на рис. 2.1. p> При відсутності на шляху світла шліри S і якщо ніж Фуко не затримує промені в площині М `N`, екран Е буде освітлений рівномірно у всіх точках. Освітленість екрана в цьому випадку позначимо через Е. Якщо ножем Фуко, переміщаючи його перпендикулярно оптичної осі, затримати частина променів, що падають на екран, то за відсутності шліри рівномірність освітлення екрану не порушиться, але величина освітленості, пропорційна а `, зменшиться і стане рівною Е`.
При наявності шліри частина променів світла відхилиться на деякий кут e і викличе зміщення зображення джерела світла щодо початкового зображення, що створюється не відхилення променями на Dа `. На цю ж величину воно буде зміщено і відносно гострого краю ножа. Тому відповідні місця зображення шліри отримають більше або менше світла в Залежно від того, в яку сторону відбувається зміщення: якщо вгору, то освітленість буде більше, якщо вниз, то менше, ніж освітленість вільного поля при даному положенні гострого краю ножа.
У відміну від тіньового методу в шлірен-методі більш освітлені і менш освітлені порівняно з вільним полем частини зображення неоднорідності відповідають тим місцям шліри, де відбувається відхилення світла, але тільки відхилення мають протилежні напрямки.
Так як зміна освітленості екрану DЕ пропорційно зміщення зображення джерела світла Dа `, а останнє однозначно залежить від кута відхилення світла e, то щодо зміни освітленості точки на екрані можна визначити кути відхилення і, отже, grad n у відповідній точці неоднорідності.
Чутливість методу Теплера
Наявність неоднорідності на шляху променів в приладі Теплера виявляється щодо зміни освітленості екрану, що можна реєструвати, наприклад, фотоелементом. У цьому випадку під чутливістю методу Теплера слід розуміти найменшу абсолютна зміна освітленості (відповідне найменшому кутку відхилення), яке можна ще зафіксувати з достатньою точністю.
Якщо ж екран спостерігається візуально або фотографується, то під чутливістю методу Теплера розуміється відносна зміна освітленості екрану a = DЕ/Е, яке ще можна добре розрізнити. Зміна освітленості екрану відбувається внаслідок зсуву зображення джерела світла, створюваного відхиленими променями, щодо гострого краю діафрагми. Це зміщення Dа ` пропорційно куту відхилення світла в шліри:
Dа `= e Г— g,
де g - відстань від неоднорідності до площини зображення джерела світла. Тоді на підставі вирази для обчислення освітленості екрану, отриманого Г.Шардіним
Е + DЕ = hВb `(a` + Dа `)/t 2 , (2.1)
де h - коефіцієнт, що враховує втрати в склі об'єктива До на відображення і поглинання,
В - яскравість джерела світла,
t - відстань від головної площини об'єктива Про до площини екрану Е, можна написати
Е + DЕ = hВb `(a` + Dа `)/t 2 = hВb` (a `+ e m g)/t 2 , (2.2)
де e m - найменший кут відхилення, який можна ще зафіксувати. Розділимо почленно отриманий вираз на (2.1):
В
звідки a = e m g/a `. (2.3)
Отримане співвідношення показує, що чутливість методу Те...
