Блог компании RUVDS.com. Автор: Павел Серков. Наглядность — штука очень хорошая. Можно долго объяснять на формулах, показывать расчёты, обрисовывать словами… но проще показать одной картинкой и сразу всё понял. Особенно если это касается физических явлений, которые невидимы глазу. Я решил собрать в один пост известные мне техники визуализации разных физических явлений в 1 и в 2-х измерениях.

Техники, известные в докомпьютерную эпоху и не использующие измерение датчиком по координатам, с последующим составлением карты.

Магнитное поле

Силовые линии магнитного поля — абстракция, но можно наглядно показать направление и интенсивность магнитного поля в пространстве. Для этого достаточно насыпать частички железа, они сами выстраиваются вдоль линий магнитного поля:

Для совсем мелких объектов вместо опилок можно использовать магнитную жидкость — те же опилки только очень мелкие и стабилизированные в растворе. Вот так магнитная жидкость проявляет метки магнитной полосы карты:

Опилками пользоваться неудобно, поэтому изобрели специальную плёнку, где частички никеля (меньше остаточно намагничиваются) плавают в масле внутри микрокапсул, заключённых в плёнку. Она очень удобна, например, при сборке, когда нужно магнит ориентировать конкретным образом. Или убедиться, что диск магнитного энкодера не размагничен. На фото видно виниловый магнит, он намагничен полюсами в одну сторону, поэтому этой плёнкой можно быстро определить, на какую из сторон клеить декорацию.

А вот на этом фото видно, как я испортил родное намагничивание винила маленьким неодимовым магнитом, получилось скрытое послание. Визуально видно, где нарушен периодический характер магнитного поля.

Так как плёнка сохраняет картинку, если убрать магнит, то её используют в конструкции некоторых магнитных пломб — внешнее поле разрушит картинку специального магнита, использованного при производстве.

Для визуализации очень слабого магнитного поля, например, от магнитного пигмента в защищённой полиграфии, используют специальные магнитооптические кристаллы. Используется магнитооптический эффект, под внешним магнитным полем поворачивается поляризация отраженного света, что видно в увеличительное стекло. На фото ниже видно в поляризованном свете на поверхности кристалла в правой части картинки, что пигмент содержит магнитные частицы:

Способ хорош высокой чувствительностью, видны очень мелкие элементы, например, запись на магнитной ленте. И даже изменения структуры металла, например, при перебивке серийного номера.

Увы, мне удалось купить только сильно исцарапанный магнитооптический кристалл в составе DORS 30, оказалось их не так просто изготавливать, и у китайцев я их не нашёл. Вот так выглядят намагниченные биты всё той же магнитной полосы пластиковой карточки. Обратите внимание на рисунок доменов, где происходит смена полярности:

Механические напряжения

Увидеть внутренние напряжения в прозрачных средах можно благодаря явлению фотоупругости. При наличии таких внутренних напряжений, плоскость поляризации проходящего света поворачивается, что видно по изменению цвета и яркости через поляризационный фильтр. Устройства для просмотра таких напряжений называются полярископы.