proyecto fotografia schlieren
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Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Física
Fotografía Científica
Vania Saiasi Aguilar Flores
FOTOGRAFÍA SCHLIEREN
Se examinan los principios de funcionamiento de la técnica de Schlieren, y se
captura fotográficamente el comportamiento de la propagación de luz en las
variaciones del índice de refracción del aire debido a los cambios de densidad de
un fluido.
Introducción
La técnica Schlieren consiste en
captar las variaciones de densidad en
un flujo de fluidos. Cuando un flujo
muestra cambios de densidad,
también hay cambios en el índice de
refracción. Estos cambios los podemos
observar en un día muy caluroso
donde el paisaje parece ondular
(como un desierto, o la carretera).
La fotografía Schlieren es un proceso
óptico usado para fotografiar las
variaciones en el índice de refracción
del aire debido al cambio de densidad
de un fluido.
Un sistema básico Schlieren emplea la
luz de una fuente colimada, las
variaciones del índice de refracción
causadas por el gradiente de densidad
en el fluido distorsionan el haz
colimado, la distorsión crea una
variación espacial en la intensidad de
la luz, que puede ser visualizada
directamente como una sombra.
Figura 1. Fotografía Schlieren
Muestra al aire de distinta densidad que
entra en contacto con una copa de agua
caliente, elevándose como resultado del
aumento de su temperatura.
Técnica
La fotografía Schlieren se utiliza para
estudiar los flujos del aire en
situaciones de velocidades
supersónicas como pueden ser en
aeronáutica o balística o para
fotografiar el flujo de aire que rodea a
un objeto en movimiento.
Existen varias maneras de construir
un sistema Schlieren. El utilizado en
esta ocasión fue el que da uso de un
solo espejo de estilo parabólico, así
como una pequeña fuente de luz y
una lente teleobjetivo para la cámara
fotográfica que se utilizará.
Figura 2. Diagrama del arreglo
experimental con el cual se trabajo.
Teniendo el material se dio paso a la
construcción del arreglo experimental
mostrado en la Figura 2.
El espejo parabólico tiene una
"distancia focal", la cual se encontró
haciendo ciertas mediciones y
observaciones. Esto se realizó ya que
se buscaba que el equipo se colocará
exactamente al doble de esta
distancia, de modo que la luz reflejada
proveniente de la fuente se
encontrará como un pequeño punto y
se proyectará la imagen invertida
sobre una hoja de papel.
Fue necesaria una navaja para
bloquear parcialmente la luz en el
punto focal, con ella se logro tener
una mejor visualización de los
detalles.
Figura 3. Visualización del cambio de dirección de los rayos de luz debido a los cambios del índice de refracción debido a
un cambio de densidad.
Al tomar las fotografías el resultado
fue un conjunto de manchas claras y
oscuras, que corresponden a positivos
y negativos de los gradientes de
densidad del fluido en la dirección
perpendicular al filo de la navaja.
Resultados
El fenómeno que logramos capturar
fue debido a la diferencia en la
densidad del aire. Físicamente cuando
la luz pasa a través de materiales con
densidades diferentes, se refracta y
cambia de dirección.
Si el flujo del fluido es uniforme, la
imagen será estable, pero cualquier
turbulencia hará centellear la imagen,
dando lugar al efecto brillante que
puede verse en las superficies
calientes en un día soleado.
Dificultades
Las dificultades a las que nos
enfrentamos al realizar fotografía
Schlieren se fueron dando conforme a
la marcha.
Los resultados visuales no fueron
espectaculares debido a las
limitaciones por el tamaño del campo
y principalmente por el diámetro del
espejo con el que se trabajo, que tenía
que ser de grado óptico ya que un
simple espejo es demasiado irregular
para trabajar.
Referencias
http://es.wikipedia.org/wiki/Fotograf
%C3%ADa_Schlieren
http://www.ian.org/Schlieren/
HowTo.html
http://people.rit.edu/andpph/text-
schlieren.html
Figura 1.
http://www.efluids.com/efluids/
gallery/gallery_pages/
schlieren_conv_1.htm