Schlieren
Schlieren Termine, di uso internazionale, che propriamente indica le figure luminose, a carattere di scia e striate, che si formano in seno a una corrente fluida opportunamente illuminata e, estensivamente, il metodo che porta alla formazione di tali figure, visualizzazioni del modo di variare dell’indice di rifrazione del fluido in conseguenza dell’esistenza in esso di una corrente. Tale metodo è stato sviluppato in fluidodinamica specialmente per mettere in evidenza e studiare il campo aerodinamico intorno a modelli in gallerie del vento (studi di scie, turbolenze, onde d’urto ecc.). La disposizione tipica consiste nel focalizzare sulla sezione di galleria che interessa un fascio di raggi paralleli, ortogonali alla direzione principale della corrente fluida, e nel raccogliere la luce emergente dalla galleria in modo da focalizzarla su uno schermo o su una lastra fotografica: al campo imperturbato corrisponde un’illuminazione uniforme dello schermo, mentre le perturbazioni danno luogo a ombreggiature più o meno intense (fig. 1).
Questa tecnica, con opportuni adattamenti, è usata anche in ottica, per studiare fenomeni connessi con la propagazione della luce in mezzi non omogenei, quali quelli che si hanno, per es., quando parti a diversa temperatura di un medesimo fluido si mescolano fra loro o quando componenti di diverso indice di rifrazione di un medesimo fluido vengono a separarsi per sedimentazione, centrifugazione ecc. (fenomeni naturali di S. possono essere considerati la rifrazione atmosferica e i miraggi). Queste applicazioni ottiche sono basate sul fatto che se, come spesso accade, il mezzo in esame è otticamente omogeneo in una direzione x (fig. 2) e disomogeneo in direzione y ortogonale alla precedente, il raggio di curvatura ρ della traiettoria di un raggio luminoso monocromatico a, inizialmente diretto secondo x vale n∣grad n∣, essendo n l’indice di rifrazione, variabile lungo la traiettoria medesima: così, misurando la deviazione ϑ del raggio e di qui risalendo alla curvatura, si è in grado di valutare punto per punto il gradiente dell’indice di rifrazione nel mezzo. Il più semplice sistema S. per la determinazione di gradienti di indici di rifrazione è il metodo di Töpler. In tale tecnica la luce monocromatica emergente da una fenditura a (fig. 3), resa parallela da una lente b, dopo essere passata attraverso il campione in esame c è focalizzata da una seconda lente d su una lama e, disposta con il filo parallelo alla fenditura a; un obiettivo f forma l’immagine del campione su uno schermo g; spostando la lama e secondo la direzione y del gradiente dell’indice di rifrazione nel campione, si osserva sullo schermo l’immagine di c divisa in zone scure e chiare il cui contorno, per ogni posizione di e, indica l’insieme dei punti del campione in cui il gradiente dell’indice di rifrazione ha uno stesso valore.