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1 - GÉNÉRALITÉS

2 - MÉTHODE DES OMBRES : OMBROGRAPHIE OU OMBROSCOPIE

3 - STRIOSCOPIE

4 - TECHNIQUES INTERFÉROMÉTRIQUES

5 - TECHNIQUES HOLOGRAPHIQUES

6 - MÉTHODES PARTICULIÈRES

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AF3332 v1

Généralités
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice

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

Date de publication : 10 juil. 1999

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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 :

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

L’intégrale

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 :

( 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 de l’écoulement, l’onde å0 est déformée (∑1). Un rayon lumineux (normal à la surface d’onde ∑0) qui, en l’absence de l’écoulement, arrivait en P sur l’écran E le coupe en réalité au point P’.

On suppose que la déviation ε est suffisamment petite pour que l’indice de réfraction n le long du trajet AB’ soit très voisin de l’indice le long du chemin rectiligne AB. La déformation de la surface d’onde ∑1...

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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.

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

ANNEXES

    Livres et revues

    VAN DYKE (M.) - An Album of Fluid Motions. - Parabolic Press - Standford 1982.

    NAKAYAMA (Y.) - Visualized flow. - Japan Society of Mechanical Engineers Pergamon Press 1988.

    NAKAYAMA (Y.) - Fantasy of Flow - — Visualization Society of Japan IOS Press 1993.

    NAKAYAMA (Y.) - TANIDA (Y.) - Atlas of Visualization. - Visualization Society of Japan CRC Press, Volume 1 1992, Volume 2 1996, Volume 3 1997.

    ASANUMA (T.) - Flow Visualization I (Proceedings of the First International Symposium on Flow Visualization) - Tokyo 1977 Hemisphere Publishing Corporation.

    MERZKIRCH (W.) - Flow Visualization II. - Bochum 1980 Hemisphere Publishing Corporation.

    YANG (W.J.) - Flow Visualization III. - Ann Arbor 1983 Hemisphere Publishing Corporation.

    VERET (C.) - Flow Visualization IV. - Paris 1988 Hemisphere Publishing Corporation.

    REZNICEK (R.) - Flow Visualization V. - Prague 1989 Hemisphere Publishing Corporation.

    TANIDA (Y.) - MIYASHIRO (H.) - Flow Visualization VI - . Yokohama 1992 Springer Verlag.

    COGNET (G.) - MALLET (J.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 1er Colloque National Nancy 1985 INPL.

    PRENEL (J.-P.) - PORCAR (R.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 3e Colloque National Belfort 1988 Université de Franche-Comté.

    STANISLAS (M.) - MONNIER (J.-C.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 4e Colloque National Lille 1990 Institut de Mécanique des Fluides de Lille.

    COUTANCEAU (M.) - COUTANCEAU (J.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 5e Colloque National Poitiers 1992 Université de Poitiers.

    SMIGIELSKI (P.) - Visu 97. - Actes du 7e Colloque National Saint-Louis 1997 Teknéa Toulouse.

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