Die Schlierenfotografie – Unsichtbares sichtbar machen

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Die Schlierenfotografie

Die Technik der Schlierenfotografie wurde bereits 1864 vom deutschen Chemiker August Toepler entwickelt. Sie dient der Abbildung des Dichtefeldes in einem durchsichtigen Medium. So werden Schallwellen, Wärme, Vermischungen verschiedener Gase und Flüssigkeiten sichtbar. Deshalb findet sie auch heute noch Anwendung in der Ballistik.

Ein Schlierenbild der Druckwelle, die sich von einem .357 Magnum-Revolver ausbreitet

Eine kleine Menge Luft oder Wasser, dass eine andere Dichte aufweist, wird als "Schliere" bezeichnet. Die erwärmte Luft über einer brennenden Kerze hat eine andere Dichte, wie die Luft in der unmittelbaren Umgebung. Schall sind auch Druckunterschiede ¹.

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Wie funktioniert die Schlierenfotografie?

Polarisiertes Licht wird durch die Bewegung gebrochen (Polarisationsfilter) und man fängt das abgelenkte Licht ein.

An den Grenzschichten dieser Schlieren wird Licht abgelenkt, so wie bei allen Übergängen zwischen unterschiedlich dichten Medien (z.B. Luft-Wasser, Luft-Glas). Nun kann man Licht per Linse oder Hohlspiegel so sammeln, dass alle Lichtstrahlen durch einen Brennpunkt zur Kamera gelangen. Werden einige Lichtstrahlen durch Schlieren abgelenkt, dann gehen sie nicht mehr exakt durch den Brennpunkt, sondern ein wenig drüber oder drunter oder daneben. Blockt man einen Großteil der abgelenkten Strahlen (welche der Schliere entsprechen) durch eine Blende ab, dann fehlen diese Strahlen und die Schliere zeichnet sich als Schatten im Kamerabild ab ¹.

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Thermische Konvektion über einer brennenden Kerze

Beim auspusten eines Streichholzes

Eine unter Druck stehende PET-Flasche wird von einem Spielzeugraketenwerfer abgefeuert und mit 50.000 FPS aufgenommen und um den Faktor 2.000 verlangsamt.

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Hobbyfotografen aufgepasst

Wer das ganze machen will aber keinen Hohlspiegel hat, kann sich dieser Anleitung bedienen und selbst zu Hause mit der Schlieren-Technik fotografieren.

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Quelle: 1

Bildquellen: 1, 2, 3, 4