» » Заплыв дафнии и шлирен-метод

Заплыв дафнии и шлирен-метод


Заплыв дафнии и шлирен-метод

Заплыв дафнии и шлирен-метод

Это «полярное сияние» — результат заплыва одного крохотного рачка дафнии (Daphnia lumholtzi), который не превышает 1,5 мм в длину. Передвигаясь, дафния создает довольно большие для своего размера колебания и завихрения в окружающей воде. Каждое животное плавает в своей собственной манере, так что такие завихрения воды бывают разных размеров и форм, и по ним даже можно, словно по следам на снегу, определять отдельные виды. А сами животные по таким «следам» способны различать потенциальных половых партнеров, хищников и жертв.

Дафния на фотографии вошла в поле видимости в нижнем правом углу и за четыре коротких рывка оказалась в середине картинки. Прокачав воду через свой панцирь в поисках еды и не найдя ее, рачок сделал еще два рывка и оказался в финальной позиции на фотографии — в верхнем левом углу. Здесь дафния попыталась покормиться снова. Весь путь рачок преодолел за 6 секунд.

Эта фотография была сделана при помощи шлирен-метода, или метода Тёплера (по имени автора, немецкого физика Августа Тёплера), который позволяет визуализировать оптическую неоднородность в прозрачных преломляющих средах и широко используется, например, в исследованиях аэрокосмической техники для выявления потоков воздуха вокруг объектов.

Суть шлирен-метода заключается в следующем: пучок лучей от точечного или щелевого источника света при помощи линзы направляется через исследуемый объект (в нашем случае — чашка с водой, где плавает дафния) и фокусируется на непрозрачной ширме с острой кромкой (так называемый нож Фуко, см. Foucault knife-edge test). За ширмой ставим объектив, который проецирует изображение на экран. Если в исследуемом объекте нет оптических неоднородностей (неподвижная вода или воздух), то все лучи задерживаются ширмой и картинки на экране не будет. Если же оптическая неоднородность присутствует, она будет рассеивать проходящие лучи света, и часть их, отклонившись, пройдет выше края ширмы. Эти отклонившиеся лучи уловятся объективом и спроецируются на экран — получится изображение тех неоднородностей, которые рассеивали лучи. Такие неоднородности можно наблюдать глазом в режиме реального времени, если заменить объектив на окуляр и через него смотреть на объект. Можно применить цветные светофильтры, чтобы нагляднее видеть характер неоднородностей.

Использование шлирен-метода в визуализации потоков воздуха хорошо показано на видео. Потоки воды визуализируются примерно так же

Эта фотография заплыва дафнии была предоставлена в 2005 году на конкурс научной и технологической визуализации The Vizzies, спонсируемой Национальным научным фондом и журналом Science.

Фото © J. Rudi Strickler из статьи J. R. Strickler, G. Balazsi, 2007. Planktonic copepods reacting selectively to hydrodynamic disturbances. Длина масштабного отрезка на фото: 0,1 см.

О шлирен-методе см. также:
Увидеть невидимое: Как фотографируют ударные волны, «Популярная механика» №3, 2007.

Вероника Самоцкая

13 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Эксперимент EUSO-SPB

На фото — запущенный 24 апреля стратостат размером с футбольное поле, несущий уникальный телескоп EUSO-SPB (Extreme Universe Space Observatory on a Super Pressure Balloon — Космическая обсерватория

Обнаружена неоднородность в направлениях прилета космических лучей ультравысоких энергий

Коллаборация Обсерватории космических лучей им. Пьера Оже докладывает об экспериментальном указании на то, что космические лучи с энергиями порядка 1019 эВ и выше прилетают не из нашей Галактики.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?На МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Почему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над АнтарктидойКаким будет мир с населением 10 миллиардов человек?Самые красивые города на воде