08 Visualising Density

Aufgabenstellung

Schlieren Photography is often used to visualise density variations in a gas. Build a Schlieren setup and investigate how well it can resolve density differences.

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Leitfragen

Theorie

  • Welche optischen Prinzipien (Brechung, Beugung, Reflexion, Absorption/Transmission) werden bei Schlieren Photographie genutzt?
  • Welche optische Größe(n) ist/sind von der Dichte des Gases abhängig? Wie kann diese Abhängigkeit quantifiziert werden?
  • Was ist der Unterschied zwischen Schlieren Photographie und Shadowgraphy?
  • Was kann durch Schlieren Photographie visualisiert werden? Dichte, Dichteunterschiede und/oder Dichtegradienten?

Experiment

  • Welche verschiedenen Schlieren Aufbauten gibt es? Welcher eignet sich bei dir am besten?
  • Wichtig: Wie groß ist der Messfehler? An welchen Stellen entstehen die größten Messfehler? Wie kann man diese minimieren?
  • Ist ausschließlich eine Auswertung der Intensität (schwarz-weiß-Bilder) möglich oder bestehen auch andere Möglichkeiten (Farbbilder)? Welches Element wird hierfür im Aufbau benötigt? Steigert dies die Genauigkeit?
  • Für Spezialisten: standardmäßig wird bei Schlieren Photographie mit "harten Kante" (z.B. Messerklinge) gearbeitet? Wie kann man diese "harten Kanten" durch fließende Übergänge ersetzen? Welche Vor- und Nachteile bringen diese fließenden Übergänge mit sich?
  • Wie kann man Dichtevariationen experimentell realisieren? Wie genau kann man diese Dichtevariationen unabhängig von den Messergebnissen durch Schlieren Photographie quantifizieren? Verzichte hierbei nach Möglichkeit auf giftige, leicht entzündliche und heiße Gase

Einen guten grundlegenden Überblick über viele dieser Fragen kannst du hier gewinnen: http://scholarworks.rit.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1480&context=article