श्लेयरन फोटोग्राफी

श्लीरेन फोटोग्राफी द्रव प्रवाह को चित्रित करने की एक प्रक्रिया है। पराध्वनिक गति का अध्ययन करने के लिए 1864 में जर्मन भौतिक विज्ञानी अगस्त टॉपलर द्वारा आविष्कार किया गया, यह वस्तुओं के चारों ओर वायु प्रवाह को चित्रित करने के लिए वैमानिकी अभियांत्रिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

शास्त्रीय प्रकाशीय प्रणाली
एक प्रकाशीय विद्वान प्रणाली का शास्त्रीय कार्यान्वयन एक लक्षित वस्तु पर, या पीछे से चमकने वाले एकल संमिलित स्रोत से प्रकाश का उपयोग करता है। द्रव पदार्थ में घनत्व प्रवणता के कारण होने वाले अपवर्तक सूचकांक में बदलाव समांतरित प्रकाश किरण को विकृत करते हैं। यह विकृति प्रकाश की तीव्रता (भौतिकी) में एक स्थानिक भिन्नता पैदा करती है, जिसे सीधे एक शैडोग्राफ(छायाचित्र) प्रणाली के साथ देखा जा सकता है।

शास्त्रीय विद्वान इमेजिंग प्रणाली एक या दो दर्पणों का उपयोग करते हुए दो विन्यासों में दिखाई देते हैं। प्रत्येक कारक में, एक पारदर्शी वस्तु को समांतरित या लगभग-समांतरित प्रकाश से प्रकाशित किया जाता है। किरणें जो वस्तु द्वारा विक्षेपित नहीं होती हैं, अपने केंद्र बिंदु पर आगे बढ़ती हैं, जहां वे चाकू की धार से अवरुद्ध हो जाती हैं। किरणें जो वस्तु द्वारा विक्षेपित होती हैं, उनके पास चाकू की धार को बिना अवरुद्ध किए गुजरने का मौका होता है। नतीजतन, कोई चाकू की धार के बाद एक कैमरा रख सकता है जैसे कि वस्तु की छवि किरणों के विक्षेपण के कारण तीव्रता (भौतिकी) भिन्नता प्रदर्शित करेगी। परिणाम चाकू की धार के लिए सामान्य (ज्यामिति) दिशा में घनात्मक और ऋणात्मक द्रव घनत्व ढ़ाल के अनुरूप हल्के और गहरे पैच(धब्बे) का एक समूह है। जब चाकू की धार का उपयोग किया जाता है, तो प्रणाली को सामान्यतः एक विद्वान प्रणाली के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो चाकू की धार की दिशा में घनत्व के पहले व्युत्पन्न को मापता है। यदि चाकू की धार का उपयोग नहीं किया जाता है, तो प्रणाली को सामान्यतः एक शैडोग्राफ(छायाग्राफ) प्रणाली के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो घनत्व के दूसरे व्युत्पन्न को मापता है।

दो-दर्पण शिलेरेन प्रणाली (कभी-कभी जेड-विन्यास कहा जाता है) में, स्रोत को पहले दर्पण से मिलाया जाता है, संमिलित प्रकाश वस्तु को पार करता है और फिर दूसरे दर्पण द्वारा केंद्रित होता है। यह सामान्यतः एकल-दर्पण विन्यास का उपयोग करने की तुलना में उच्च संकल्प(रिज़ॉल्यूशन) इमेजिंग (वस्तु में बेहतर विवरण देखने) की अनुमति देता है।

यदि द्रव का प्रवाह एक समान है, तो छवि स्थिर होगी, लेकिन किसी भी अशांति से जगमगाहट (खगोल विज्ञान) होगी, झिलमिलाहट का प्रभाव जो गर्म दिन में गर्म सतहों पर देखा जा सकता है। तात्कालिक घनत्व प्रोफाइल की कल्पना करने के लिए, एक छोटी अवधि की फ्लैश (फोटोग्राफी) (निरंतर रोशनी के बजाय) का उपयोग किया जा सकता है।

विद्वान प्रकाशीय प्रणाली पर ध्यान केंद्रित करना
20वीं सदी के मध्य में, आरए बर्टन ने विद्वान फोटोग्राफी का एक वैकल्पिक रूप विकसित किया, जिसे अब सामान्यतः फोकसिंग विद्वान या लेंस-एंड-ग्रिड विद्वान कहा जाता है, ह्यूबर्ट शार्डिन के एक सुझाव के आधार पर। फोकसिंग शिलेरेन प्रणाली सामान्यतः कंट्रास्ट पैदा करने के लिए विशेषता नाइफ एज को बनाए रखते हैं, लेकिन समांतरित प्रकाश और एकल नाइफ एज का उपयोग करने के बजाय, वे फोकसिंग इमेजिंग प्रणाली के साथ बार-बार किनारों के रोशनी पैटर्न का उपयोग करते हैं। मूल विचार यह है कि प्रदीप्ति पैटर्न को ध्यान केंद्रित करने वाले प्रकाशिकी के साथ ज्यामितीय रूप से सर्वांगसम कटऑफ पैटर्न (अनिवार्य रूप से चाकू के किनारों की बहुलता) पर चित्रित किया जाता है, जबकि प्रदीप्ति पैटर्न और कटऑफ पैटर्न के बीच स्थित घनत्व प्रवणताओं की छवि, आमतौर पर एक कैमरा प्रणाली द्वारा ली जाती है। शास्त्रीय विद्वानों की तरह, विकृतियां विरूपण की स्थिति और दिशा के अनुरूप उज्ज्वल या अंधेरे के क्षेत्रों का उत्पादन करती हैं, क्योंकि वे किरणों को या तो कटऑफ पैटर्न के अपारदर्शी भाग से या उससे दूर पुनर्निर्देशित करते हैं। शास्त्रीय विद्वान में, पूरे किरण पथ पर विकृतियों को समान रूप से देखा जाता है, विद्वान को ध्यान में रखते हुए, केवल कैमरे के वस्तु क्षेत्र में विकृतियों को स्पष्ट रूप से चित्रित किया जाता है। वस्तु क्षेत्र से दूर विकृतियां धुंधली हो जाती हैं, इसलिए यह तकनीक कुछ हद तक गहराई चयन की अनुमति देती है। इसका यह लाभ भी है कि व्यापक विविधता वाली प्रबुद्ध पृष्ठभूमि का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि समतलीकरण की आवश्यकता नहीं है। यह प्रोजेक्शन-आधारित फ़ोकसिंग शीलरेन प्रणाली के निर्माण की अनुमति देता है, जो क्लासिकल स्कलेरेन प्रणाली की तुलना में निर्माण और संरेखित करना बहुत आसान है। क्लासिकल विद्वान में समांतरित प्रकाश की आवश्यकता प्रायः बड़ी प्रणालियों के निर्माण के लिए एक पर्याप्त व्यावहारिक बाधा होती है, क्योंकि कोलिमेटिंग ऑप्टिक की आवश्यकता देखने के क्षेत्र के समान आकार की होती है। फोकसिंग शिलेरेन प्रणाली एक बड़े बैकग्राउंड इल्युमिनेशन पैटर्न के साथ कॉम्पैक्ट ऑप्टिक्स का उपयोग कर सकते हैं, जो प्रोजेक्शन प्रणाली के साथ उत्पादन करना विशेष रूप से आसान है। बड़े डिमैग्निफिकेशन वाले प्रणाली के लिए, बैकग्राउंड पैटर्न को डिफोकस करने की अनुमति देने के लिए रोशनी पैटर्न को देखने के क्षेत्र से लगभग दोगुना बड़ा होना चाहिए।

पृष्ठभूमि-उन्मुख तकनीकें
पृष्ठभूमि-उन्मुख विद्वान तकनीक केंद्रित छवियों में बदलाव को मापने या देखने पर निर्भर करती है। इन तकनीकों में, पृष्ठभूमि और विद्वान ऑब्जेक्ट (कल्पना की जाने वाली विकृति) दोनों फोकस में हैं और विरूपण का पता लगाया जाता है क्योंकि यह पृष्ठभूमि छवि का हिस्सा अपनी मूल स्थिति के सापेक्ष चलता है। इस फोकस आवश्यकता के कारण, वे बड़े पैमाने के अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं जहां विद्वान ऑब्जेक्ट और पृष्ठभूमि दोनों दूर हैं (आमतौर पर प्रकाशीय प्रणाली की हाइपरफोकल दूरी से परे)। चूंकि इन प्रणालियों को एक कैमरे से अलग किसी अतिरिक्त प्रकाशिकी की आवश्यकता नहीं होती है, वे प्रायः निर्माण करने के लिए सबसे सरल होते हैं, लेकिन वे आमतौर पर अन्य प्रकार के विद्वान प्रणालियों के रूप में संवेदनशील नहीं होते हैं, कैमरा रिज़ॉल्यूशन द्वारा सीमित संवेदनशीलता के साथ। तकनीक को एक उपयुक्त पृष्ठभूमि छवि की भी आवश्यकता होती है। कुछ मामलों में, प्रयोगकर्ता द्वारा पृष्ठभूमि प्रदान की जा सकती है, जैसे कि एक यादृच्छिक धब्बेदार पैटर्न या तेज रेखा, लेकिन प्राकृतिक रूप से होने वाली विशेषताएं जैसे कि परिदृश्य या उज्ज्वल प्रकाश स्रोत जैसे सूर्य और चंद्रमा का भी उपयोग किया जा सकता है। बैकग्राउंड-ओरिएंटेड शीलरेन को प्रायः सॉफ्टवेयर तकनीकों का उपयोग करके प्रदर्शित किया जाता है जैसे कि डिजिटल छवि सहसंबंध और प्रकाशीय प्रवाह विश्लेषण सिंथेटिक धारियाँ करने के लिए, लेकिन हाई-स्पीड फोटोग्राफी # स्ट्रीक फोटोग्राफी में एनालॉग प्रकाशीय प्रणाली के साथ समान प्रभाव प्राप्त करना संभव है।

रूपांतर और अनुप्रयोग
प्रकाशीय शीलरेन पद्धति पर विविधताओं में एक रंगीन लक्ष्य द्वारा चाकू की धार को बदलना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप इंद्रधनुषी शीलरेन होता है जो प्रवाह को देखने में सहायता कर सकता है। अलग-अलग एज विन्यास जैसे कि कंसेंट्रिक रिंग्स भी वैरिएबल ढ़ाल दिशाओं के प्रति संवेदनशीलता दे सकते हैं, और डिजिटल डिस्प्ले और मॉड्यूलेटर का उपयोग करके प्रोग्राम करने योग्य डिजिटल एज जेनरेशन का प्रदर्शन किया गया है। अनुकूली प्रकाशिकी पिरामिड वेवफ्रंट सेंसर शीलरेन का एक संशोधित रूप है (एक अपवर्तक वर्ग पिरामिड के कोने से बने दो लंबवत चाकू किनारों वाले)।

पूर्ण विद्वान प्रकाशीय प्रणाली को घटकों से बनाया जा सकता है, या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के रूप में खरीदा जा सकता है। सेटल्स की 2001 की पुस्तक में सिद्धांत और संचालन का विवरण दिया गया है। यूएसएसआर ने एक बार मकसुतोव टेलीस्कोप सिद्धांत के आधार पर कई परिष्कृत विद्वान प्रणालियों का उत्पादन किया, जिनमें से कई अभी भी पूर्व सोवियत संघ और चीन में जीवित हैं।

शिलेरेन फोटोग्राफी का उपयोग मीडिया के प्रवाह की कल्पना करने के लिए किया जाता है, जो स्वयं पारदर्शी होते हैं (इसलिए, उनके आंदोलन को सीधे नहीं देखा जा सकता है), लेकिन अपवर्तक सूचकांक ग्रेडियेंट बनाते हैं, जो शिलेरेन छवियों में या तो भूरे रंग के रंगों या रंग में भी दिखाई देते हैं। अपवर्तक सूचकांक ढाल या तो एक ही द्रव पदार्थ के तापमान/दबाव में परिवर्तन या मिश्रण और विलयन में घटकों की सांद्रता में भिन्नता के कारण हो सकते हैं। बैलिस्टिक और सुपरसोनिक या हाइपरसोनिक वाहनों में शॉक वेव्स का अध्ययन गैस डायनेमिक्स में एक विशिष्ट अनुप्रयोग है। हीटिंग, भौतिक अवशोषण के कारण प्रवाह या रासायनिक प्रतिक्रियाओं की कल्पना की जा सकती है। इस प्रकार शिलेरेन फोटोग्राफी का उपयोग कई अभियांत्रिकी समस्याओं में किया जा सकता है जैसे कि गर्मी हस्तांतरण, रिसाव का पता लगाना, सीमा परत की टुकड़ी का अध्ययन और प्रकाशिकी का लक्षण वर्णन।

यह भी देखें

 * लेजर शीलरेन डिफ्लेक्टोमेट्री
 * मैक-जेन्डर इंटरफेरोमीटर
 * मूर डिफ्लेक्टोमेट्री
 * श्लीरेन
 * श्लेयरन इमेजिंग
 * छायाचित्र

बाहरी संबंध

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