Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск



Главная / Картинка дня версия для печати

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. Balázsi, 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

Комментарии (1)



Последние картинки:  БиологияФизикаВероника Самоцкая

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия