Техника - молодёжи 1986-01, страница 41

ПАНОРАМА

КАК СФОТОГРАФИРОВАТЬ ЗВУК

и сотые доли процента. Световые лучи тоже отклоняются на очень малые углы. Как тут быть?

...Представьте себе, что вы летите на самолете из города Тарба, что во Франции, в Лондон. Курс почти строго на север, расстояние около 2 тыс. км. Но если самолет отклонится от курса всего лишь на 3°, то вместо Лондона прилетит в отстоящий от него на 200 км Ре-динг. А если вы полетите из Нового Орлеана в Каир, то при такой же ошибке попадете за полтысячи километров от Каира.

Как видите, угол отклонения невелик, а само отклонение весьма существенно. И чем протяженнее ваш маршрут, тем оно значительнее.

Этот-то принцип и используется при фотографировании звука: преломившийся луч, пройдя расстояние в несколько метров, оказывается далеко от того места, куда попал бы луч прямой.

А теперь смотрите! Поставим на пути светового потока, прошедшего сквозь фотографируемую звуковую волну, особую диафрагму — тонкую пластину с круглым отверстием, имеющим очень четкие края. Если бы луч не встретил на своем пути никакой оптической неоднородности, то он бы беспрепятственно прошел через отверстие. Но он преломился — и уткнулся в непрозрачную пластинку. А это значит, что на участок фотоэмульсии попало меньше света, на фотографии он окажется более темным... звуковая волна будет сфотографирована.

Вот, собственно, и весь принцип шли-рен-фотографии (от немецкого слова Schliere — дрожание). Идея эта высказывалась еще в 1850 году французским физиком Фуко, но технические возможности того времени не позволяли ее реализовать. Дело в том, что прежде всего для шлирен-фотографии нужен очень мощный источник света — ведь пленку приходится экспонировать при выдержках порядка одной миллионной секунды. Кроме того, чтобы избавиться от «посторонних» лучей, применяют дополнительную оптическую систему из двух линз большого диамет

ра и еще одной диафрагмы. Зачастую на практике вместо линз используют систему из двух параболических зеркал — их легче изготовить, чем линзы.

Совсем недавно американским исследователем Гэри Сеттлсом из Прин-стонского университета была изобретена цветная шлирен-фотография.

Вместо пластины с круглым отверстием возле источника света он установил систему из четырех светофильтров — голубого, зеленого, желтого и красного. В рабочей зоне световые потоки различных цветов смешиваются и дают более или менее белый свет. Вместо второй диафрагмы с круглым отверстием также стоит пластина с квадратной прорезью.

Теперь, если оптических неоднород-ностей нет, то на фотоэмульсию никакого света не попадет — так подобраны размеры второй диафрагмы. Но если неоднородность, встреченная на своем пути «четырехцветным» лучом, такова, что лучи отклоняются, скажем, строго вниз, то в отверстие попадет только голубой луч. Если строго вправо — то только желтый, если по диагонали, влево-вверх — то зеленый и красный...

Давайте же посмотрим на фотографии и убедимся, насколько необычными предстают знакомые всем с детства явления.

Вот лопается резиновый шарик. Мы привыкли думать, что воздух постепенно выходит через дырку в оболочке, она сморщивается и опадает... Но смотрите: на самом деле все происходит как раз наоборот! Оболочка снимается как чулок с наполнявшего ее газа. Самого шарика уже нет, а воздух, которым он был надут, еще сохраняет его очертания! Ну чем не Чеширский Кот? Невольно воскликнешь, как Алиса из сказки Л. Кэррола: «Видала я котов без улыбок, но улыбка без кота?!»

А вот выстрел из пистолета. Пуля еще только движется по стволу, а перед дулом уже возникли колебания воздуха. Точь-в-точь как в метро: поезд еще не показался из тоннеля, а по станции уже промчался ветер. На второй фото

графии видно, как пороховые газы, вырвавшиеся из ствола, продолжают подталкивать пулю. А на последнем снимке заметна сферическая волна, которая уже достигла руки стрелявшего, но пока не дошла до его ушей. Пуля уже улетела далеко, а стрелок еще даже не слышал звука своего выстрела!

Прочтя эту статью, некоторые фотолюбители, наверное, загорятся желанием создать в своей фотолаборатории небольшую шлирен-установку. Эта техника предназначена отнюдь не для художественной фотографии, а для научных исследований — например, в аэродинамике — и требует больших затрат. Зеркала метрового диаметра нужны не только для того, чтобы можно было исследовать достаточно крупные объекты, но и затем, чтобы обеспечить высокую разрешающую способность метода. С помощью маленьких линз или зеркал нельзя добиться высокого качества снимков.

А впрочем... Дерзайте! Вдруг вам и удастся изобрести портативный прибор, позволяющий, например, заснять колебания воздуха вокруг летящего воздушного лайнера? Или ветер на улице? Или музыку, звучащую в концертном зале? Или что-нибудь такое, что мы сегодня еще не можем и представить? Возможности фотографии пока еще далеко не исчерпаны. И запечатленный на пленке звук тому пример.

Георгий АФАНАСЬЕВ,

инженер

Шлирен-фотография позволяет в деталях изучать быстропротекающие процессы. Например, при выстреле из листолега можно заметить столбик сжатого воздуха, который выталкивает пуля при движении по стволу (снимок слева). Удалось запечатлеть и ударную волну, образующую так называемый конус Маха (снимок справа).

А вот так лопается обычный детский воздушный шарик. Хорошо видно, что газ еще некоторое время сохраняет фоому оболочки.

1,