Schlieren ( / ˈ ʃ l ɪər ən / SHLEER -ən ; alemán: [ˈʃliːʁn̩] ( en alemán,«rayas») son inhomogeneidades ópticas enmediostransparentes que no son necesariamente visibles para elojo humano. La física de Schlieren se desarrolló a partir de la necesidad de producirlentesque no presentaran tales inhomogeneidades. Estas inhomogeneidades son diferencias localizadas enla longitud del camino ópticoque causan desviaciones delos rayos, especialmente porrefracción. Esta desviación de la luz puede producir un aclaramiento, un oscurecimiento o inclusocambios de coloren una imagen, dependiendo de las direcciones en las que se desvían los rayos.
Los schlieren fueron observados por primera vez por Robert Hooke [1] en 1665 usando una lente cóncava grande y dos velas. Una vela sirvió como fuente de luz. El aire caliente que se elevaba desde la segunda vela proporcionaba el schliere. El sistema schlieren convencional se atribuye principalmente al físico alemán August Toepler , aunque Jean Bernard Léon Foucault inventó el método en 1859 que Toepler mejoró. El sistema original de Toepler [2] fue diseñado para detectar schlieren en el vidrio usado para hacer lentes. En el sistema schlieren convencional, [3] se usa una fuente puntual para iluminar la sección de prueba que contiene el schliere. Se forma una imagen de esta luz usando una lente convergente (también llamada lente schlieren). Esta imagen se ubica a la distancia conjugada a la lente de acuerdo con la ecuación de la lente delgada : donde es la distancia focal de la lente, es la distancia del objeto a la lente y es la distancia de la imagen del objeto a la lente. Se coloca un borde de cuchillo en la ubicación de la imagen de la fuente puntual de manera que bloquee parcialmente la luz que llega a la pantalla de visualización. La iluminación de la imagen se reduce de manera uniforme. Se utiliza una segunda lente para proyectar la sección de prueba en la pantalla de visualización. La pantalla de visualización se encuentra a una distancia conjugada del plano del Schliere.
La palabra schlieren tiene su origen en el alemán schliere , que significa "raya".
La visualización del flujo de Schlieren se basa en la desviación de la luz por un gradiente de índice de refracción [4] . El gradiente de índice está directamente relacionado con el gradiente de densidad del flujo. La luz desviada se compara con la luz no desviada en una pantalla de visualización. La luz no perturbada está parcialmente bloqueada por el borde de una cuchilla. La luz que se desvía hacia o desde el borde de la cuchilla produce un patrón de sombras según si estaba bloqueada o desbloqueada previamente. Este patrón de sombras es una representación de la intensidad de la luz de las expansiones (regiones de baja densidad) y compresiones (regiones de alta densidad) que caracterizan el flujo.
El efecto Schlieren se utiliza a menudo en las tecnologías de proyección de vídeo . La idea básica es que se utiliza algún dispositivo, como una válvula de luz de cristal líquido , para producir distorsiones Schlieren de forma controlada y estas se proyectan en una pantalla para producir la imagen deseada. Los sistemas de proyección de imágenes, como los ahora obsoletos Eidophor y Talaria, han utilizado variaciones de este enfoque desde 1940. [5]
