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Généralités
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice
AF3332 v1 Article de référence

Généralités
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice

Auteur(s) : Jean-Pierre PRENEL, Paul SMIGIELSKI

Date de publication : 10 juil. 1999 | Read in English

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Présentation

1 - Généralités

2 - Méthode des ombres : ombrographie ou ombroscopie

3 - Strioscopie

4 - Techniques interférométriques

5 - Techniques holographiques

6 - Méthodes particulières

7 - Conclusion

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Jean-Pierre PRENEL : Professeur à l’Université de Franche-Comté - Responsable de l’Équipe Métrologie Optique et Microtechniques de l’Institut de Génie Énergétique de Belfort

  • Paul SMIGIELSKI : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg

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INTRODUCTION

Nous considérons dans ce chapitre des objets optiquement transparents présentant des variations d’indice de réfraction tels les écoulements aérodynamiques ou hydrodynamiques et les plasmas ou certains matériaux optiques soumis à des contraintes diverses.

De tels objets sont, du point de vue optique, des objets de phase (seulement caractérisés par des variations de chemin optique). Ils ne sont pas visibles directement en formant leur image sur un récepteur photographique, celui-ci étant uniquement sensible à la lumination (produit de l’éclairement par le temps de pose).

Pour les visualiser, il faut les transformer en objet d’amplitude, soit à l’aide de techniques strioscopiques ou interférométriques, par exemple, soit en introduisant dans le milieu (cas des écoulements) des microparticules qui diffusent la lumière.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af3332

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1. Généralités

Considérons deux points A et B d’un milieu d’indice de réfraction n (x, y, z ) et supposons que la lumière suive une certaine courbe C pour aller de A à B [31] [32]. Le temps mis par la lumière pour effectuer le trajet AB s’exprime par l’intégrale curviligne :

t=ABncds

c étant la vitesse de la lumière dans le vide et s l’abscisse curviligne sur la courbe C.

L’intégrale

Δ=ABnds

porte le nom de chemin optique.

Le trajet effectivement suivi par la lumière pour aller de A à B est une extrémale de ce chemin optique (principe de Fermat).

Ce postulat fondamental se traduit analytiquement par l’équation d’Euler :

gradn=dds(ndOMds) ( 1 )

M étant un point de la courbe extrémale (suivie par la lumière) qui est repéré par le vecteur OM.

Cette équation permet donc de déterminer la trajectoire d’un rayon lumineux dans un milieu d’indice n.

Cas des écoulements

Considérons une onde plane incidente å0 perpendiculaire à la direction Oy (figure 1). Pour simplifier, on a représenté sur la figure un phénomène ne dépendant que des deux variables y et z.

Après la traversée...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CHENG (K.C.) -   A history of Flow Visualization : Chronology.  -  Journal or Flow Visualization and Image Processing 4-1, 1997, p. 9-27.

  • (2) - MERZKIRCH (W.) -   Flow Visualization.  -  Academic Press, 1987.

  • (3) - MACAGNO (E.) -   Leonardo da Vinci : Engineer and Scientist.  -  Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Boston 1987, p. 33-53.

  • (4) - FASSO (C.A.) -   Birth of Hydraulics during the Renaissance period.  -  Hydraulics and Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Ed. Boston 1987, p. 55-79.

  • (5) - LEVI (E.) -   The Science of Water.  -  The Foundation of Modern Hydraulics. chap. 10 : The Hydraulics of Leonardo da Vinci ASCE Press, 1995.

  • (6) - REICHENBACH (H.) -   Contributions of Ernst Mach to Fluid Mechanics.  -  Ann. Rev. Fluid Mech. Vol. 15, 1983, p. 1-28.

  • ...
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