Fachgebiet: Physik

Schlierenphotographie - Unsichtbares sichtbar machen

Portaitfoto Stefan Eller

S. Eller

Schule: Augustinus-Gymnasium Weiden
Regionalwettbewerb: Oberpfalz

Projektbeschreibung

"Unsichtbares sichtbar machen – ein faszinierendes Thema, für welches ich mich schnell begeistern konnte. Um das zu schaffen, gibt es verschiedene Prinzipien oder Techniken, von welcher mich eine sehr interessiert hat: Die Schlierenphotographie, da man den dafür nötigen Aufbau recht einfach gestalten kann oder auch etwas komplexer und man zum Beispiel die Luftströme während des Ausatmens eines Menschen sichtbar machen kann. 

Dies hat den Grund, dass Schlierenphotographie eine Methode ist, kleine Unterschiede im Brechungsindex eines Mediums, welche unter anderem durch Druck- und Dichteunterschieden entstehen, zu visualisieren. Um reproduzierbare Messverhältnisse zu schaffen, verwendet man eine nahezu punktförmige Lichtquelle, von welcher Strahlen zu einem sphärischen Spiegel gehen, welcher die Strahlen auf eine Messerklinge fokussiert, woraufhin diese dann von einer Kamera aufgenommen werden. Vor diesen Spiegel wird ein Gasstrom eingefügt, welcher manche der Lichtstrahlen bricht, sodass eine Intensitätsumverteilung stattfindet, welche dann gemessen werden kann. 

Bestätigt werden die Versuchsergebnisse durch die quantitative Theorie, welche aus der geometrischen Betrachtung des Gasstroms und der Verwendung der Matrizenoptik besteht. Es lässt sich bei der Matrizenoptik mithilfe eines Octave Skripts relativ einfach und ohne viel Aufwand ermitteln, wo ein Lichtstrahl auftrifft und somit lässt sich eine Simulation erstellen. 

Zudem kann man über einen Aufbau mit erhitzter Luft die kritische Temperatur ermitteln, ab welcher mit dem verwendeten Aufbau Dichtunterschiede auflösbar sind. Daran anknüpfend kann man einen kritischen Wert ermitteln, ab welchem nicht nur Dichte- bzw. Temperaturunterschiede auflösbar sind, er ist auch anwendbar auf andere Gase."


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