Computing Life

昨天看到欧攀老师发了一个文章介绍纹影摄影，感觉很有意思。就花了半小时时间搭了一个系统，分享一些经验。

纹影摄影（Schlieren Photography）主要的作用是把空气中微小的折射率不均匀大幅放大，让我们可以观察到一些非常细小的东西。比如手的体温加热空气，或者人打喷嚏的时候飞沫的喷出，甚至鼓掌的时候导致的声波传播用高速摄像机都能看得见。它的原理主要是让一束光精确地聚焦，然后在焦点的地方用一个物体（比如刀片）遮挡一半的光线。这样如果如果光线因为中间空气折光率的不均匀导致有微小的偏折的话，就会被这个东西挡住，亮度就会变暗。我们就可以观察到了。一个例子在这里。

要想达到比较好的效果，这套系统需要用Z字型的光路（如下图所示）。但我们在家也没这么好的条件。所以只能用一个寨版的方案了。

图片来自 李华，杨臧健, 吴敏, 高增梁, 钟英杰，纹影系统中物平面的选择与刀口的设置，实验流体力学2011年2第5卷第3期

大概的说，就是我们用手机的手电筒代替专业的光源，用淘宝上买的几十块的凹面镜（球面镜）来代替专业的抛物面镜。两个镜子也太多了，我们只要一个就好。然后用来遮光的东西也不用刀片，随便找个什么东西就好。我这里用的是三脚架的立柱。最后接个相机。整个系统长得像这样（凹面镜不在画面中）：

我用灵魂画风画了一个光路图：

其实整个系统挺好搭的。关键有两点，一个是架好手电以后可以用一张纸或者就用手看光斑的大小，找到焦点（光斑最小的地方），就在这个地方放置遮光的物体。然后相机放在后面一点点就好。一个是遮光物体位置准确的标志是，把物体放过去以后整个画面应该均匀变暗，而不是出现一个物体的阴影。之后就把手啊，打火机啊等等在凹面镜前放着拍视频就好了。我是用了手动对焦，事先对准镜子。

不过我这个是非常初步的寨版了。其实要有很好的效果的话，还是需要调一下（购买器材！）的。比如凹面镜的大小，越大的话可以展示越大的物体。用两面凹面镜的话也可以给物体的大小更大的空间。相机也是越高速越好，相应的也需要光源越亮。至于光源的大小，遮光刀片的位置精度，展示物体的位置等等，就留待未来来计算和试验了。