, , ,

تداخل سنج

تداخل سنج

تداخل سنج ماخ – زندر دقیق ترین وسیله ی مشاهده ی جریان است.نمایش شماتیک ان را در نظر بگیرید.منبع نور توسط عدسی L1 موازی شده و با صفحه ی تقسیم کننده ی S1 برخورد می کند.این صفحه اجازه می دهد نصف نور به آیینه ی M2 انتقال یابد در حالی که نصف دیگر را به طرف آیینه ی M1 منعکس می کند. پرتو 1 از مقطع آزمایش عبور می کند، در صورتی که پرتو 2 یک مسیر مشابه با طول مساوی را طی می کند.این دو پرتو توسط صفحه ی تقسیم کننده ی S2 دوباره به یکدیگر ملحق شده و نهایتا روی پرده کانونی می شوند. حال اگر این دو پرده یا به خاطر شکل هندسی دستگاه و یا به واسطه ی خواص شکست المان مسیر های اپتیکی، مسیر هایی با طول های اپتیکی مختلف را طی کنند، دو پرتو اختلاف فاز خواهند داشت و هر گاه درS2 به یکدیگر ملحق شوند، تداخل خواهند کرد.در این صورت نواحی یک در میان تاریک و روشنی به وجود می آید که به آن فریز می گویند.

تعداد فریز ها تابعی از اختلاف طول های مسیر اپتیکی دو پرتو است.اگر اختلاف طول های مسیر برابر یک طول موج باشد یک فریز وجود خواهد داشت، برای دو طول موج دو فریز و غیره.
تداخل سنج برای اندازه گیری مستقیم تغییرات چگالی در مقطع آزمایش به کار می رود.اگر چگالی در مقطع آزمایش ( یعنی پرتو 1) با چگالی مربوط به پرتو 2 تفاوت داشته باشد، خواص شکست محیط سیال تغییر می کند.
اگر محیط مقطع آزمایش دارای خواص اپتیکی مشابه با محیط پرتو 2 باشد، فریز ها جابجا نخواهند شد مگر به واسطه ی آرایش هندسی دستگاه این جابجایی فریز ها را می توان با جابجا کردن آیینه ها و صفحات تقسیم کننده خنثی نمود.در این صورت، شکل ظاهری فریز های روی پرده را می توان با استفاده از تحلیل زیر مستقیما به تغییرات چگالی میدان جریان داخل مقطع آزمایش مربوط ساخت.

  تصویر شماتیک تداخل سنج ماخ – زندر

تصویر شماتیک تداخل سنج ماخ – زندر

تغییر مسیر اپتیکی در مقطع آزمایش به خاطر تغییر ضریب شکست برابر است با:

(1)                                          (°L=l* (n – n∆

که در آن L ضخامت میدان جریان در مقطع آزمایش است می توان تغییر مسیر اپتیکی را با تغییر چگالی گازها مربوط ساخت.

(2)                                    L=β*L* (P-P°) / PS∆

در این صورت تعداد جابجایی فریز ها N برابر است با:

 

(3)                  N= ∆L / λ=β*L / λ* (ρ – ρ0) / ρS

که در آن λ طول موج نور است. در معادله ی 3 باید توجه داشت که ρ–ρ 0 تغییر چگالی نسبت به حالت بدون فریز را نشان می دهد. اندیس 0 به حالت بدون فریز اشاره می کند. یعنی شرایط مسیری که پرتو 2 در شکل طی می کند.Ѕρ چگالی مرجع در شرایط استاندارد است.

تداخل سنج تغییرات چگالی مقطع آزمایش را مستقیما و به صورت کمی نشان می دهد، اما این تغییرات به صورت مقادیر متوسط در تمامی ضخامت میدان جریان نشان داده می شوند.کاربرد آن گستره ی وسیعی از شرایط جریان را از جریان سرعت کم ( در حدود 30cm/s ) در لایه های مرزی جابجایی آزاد تا پدیده ی موج ضربه ای در جریان مافوق صوت در بر می گیرد.شکل های زیر چند نمونه از عکس های تداخل سنج را نشان می دهند.شرح هر شکل نوع جریان را توضیح می دهد.در تداخل سنج معمولا از منبع جیوه ای استفاده می شود.

شکل (2-38)  عکس تداخل سنج از برهم کنش لایه های مرزی جابجایی آزاد روی سه استوانه ی داغ افقی. سیال هوا است و هر خط فریز یک خط دمای ثابت را نشان می دهد.

عکس تداخل سنج از برهم کنش لایه های مرزی جابجایی آزاد روی سه استوانه ی داغ افقی. سیال هوا است و هر خط فریز یک خط دمای ثابت را نشان می دهد.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *