Strioscopia, numită și fotografierea schlieren (din germană schlieren, lit. striuri, dâre), este un procedeu de fotografiere a neomogenităților optice din medii transparente, care nu sunt neapărat vizibile cu ochiul liber. Este utilizată în special pentru studierea curgerii fluidelor, de exemplu a fluxului de aer din jurul obiectelor în ingineria aerospațială. Sistemul convențional de strioscopie a fost dezvoltat în 1864 de fizicianul german August Toepler, pentru detectarea striurilor din sticla optică.

Procedeul funcționează prin înregistrarea deviațiilor razelor de lumină refractate de un fluid aflat în mișcare, făcând astfel vizibile variațiile indicelui de refracție al fluidului, care în mod normal nu pot fi observate.^[1] Deoarece variațiile vitezei de curgere influențează direct indicele de refracție al unui fluid, viteza de curgere, precum și modificările densității, temperaturii și presiunii, pot fi fotografiate prin observarea variațiilor indicelui de refracție.^[2]

Prin strioscopie pot fi observate și alte fenomene din fluide care, în mod normal, nu sunt vizibile, precum curenții de convecție și undele staționare utilizate în levitația acustică.^[1]

Configurația clasică a unui sistem optic de strioscopie utilizează lumina provenită de la o singură sursă colimată, care iluminează obiectul studiat din față sau din spate. Variațiile indicelui de refracție provocate de gradienții de densitate din fluid deformează fasciculul de lumină colimată. Această deformare produce variații spațiale ale intensității luminoase, care pot fi vizualizate direct cu ajutorul unui sistem de umbrografie.

Sistemele clasice de imagistică strioscopică sunt realizate în două configurații, cu una sau două oglinzi. În ambele cazuri, un obiect transparent este iluminat cu lumină colimată sau aproape colimată. Razele care nu sunt deviate de obiect ajung în punctul focal, unde sunt obturate de o muchie de cuțit. Razele deviate de obiect pot trece pe lângă aceasta fără a fi blocate.

Prin amplasarea unei camere în spatele muchiei de cuțit, imaginea obiectului va prezenta variații de intensitate determinate de devierea razelor. Rezultatul constă într-o succesiune de zone mai luminoase și mai întunecate, corespunzătoare gradienților pozitivi și negativi ai densității fluidului în direcția normalei la muchia de cuțit.

Atunci când este utilizată o astfel de muchie, instalația este denumită, în general, sistem strioscopic sau sistem schlieren și măsoară derivata întâi a densității pe direcția muchiei. În absența acesteia, instalația este denumită sistem de umbrografie și măsoară derivata a doua a densității.

În sistemul strioscopic cu două oglinzi, denumit uneori configurație în Z, lumina sursei este colimată de prima oglindă, traversează obiectul studiat, apoi este focalizată de cea de-a doua oglindă. Această configurație permite, în general, obținerea unor imagini cu rezoluție mai mare și evidențierea unor detalii mai fine decât sistemul cu o singură oglindă.

• Configurații ale sistemelor strioscopice
• 
  Schema optică a unui sistem strioscopic cu două oglinzi, în care sunt reprezentate numai razele nedeviate.
• 
  Schema optică a unui sistem strioscopic cu două oglinzi, în care sunt reprezentate razele deviate proiectate pe detectorul camerei.

Dacă fluidul curge uniform, imaginea rămâne stabilă, însă orice turbulență produce scintilații, adică efectul de tremurare observat deasupra suprafețelor încălzite într-o zi călduroasă. Pentru vizualizarea distribuției instantanee a densității poate fi utilizat un impuls luminos de scurtă durată, în locul iluminării continue.

La mijlocul secolului al XX-lea, Ralph A. Burton a dezvoltat o formă alternativă de strioscopie, denumită în prezent, de regulă, strioscopie focalizată sau strioscopie cu lentilă și grilă,^[3] pornind de la o sugestie a lui Hubert Schardin^⁠(d). Sistemele de strioscopie focalizată păstrează, în general, muchia de cuțit caracteristică pentru obținerea contrastului, însă, în loc să utilizeze lumină colimată și o singură muchie de cuțit, folosesc un model de iluminare alcătuit dintr-o succesiune de muchii, împreună cu un sistem optic de formare focalizată a imaginii.

Principiul de bază constă în proiectarea modelului de iluminare, cu ajutorul unor elemente optice de focalizare, pe un model de obturare congruent din punct de vedere geometric, alcătuit în esență dintr-o multitudine de muchii de cuțit. În același timp, gradienții de densitate aflați între modelul de iluminare și cel de obturare sunt înregistrați, de regulă, cu ajutorul unei camere. La fel ca în strioscopia clasică, deviațiile produc zone luminoase sau întunecate, în funcție de poziția și direcția lor, deoarece razele sunt deviate fie dinspre, fie spre porțiunile opace ale modelului de obturare.^[4][5]

În timp ce strioscopia clasică evidențiază în aceeași măsură deviațiile de pe întregul traseu al fasciculului, strioscopia focalizată redă clar numai deviațiile aflate în câmpul de obiect al camerei. Cele situate în afara acestuia apar neclare, ceea ce permite selectarea într-o anumită măsură a adâncimii de observare. Tehnica prezintă și avantajul utilizării unei game variate de fundaluri iluminate, deoarece nu necesită colimarea luminii.^[4][5]

Acest lucru permite realizarea unor sisteme de strioscopie focalizată bazate pe proiecție, care sunt mult mai ușor de construit și de aliniat decât sistemele strioscopice clasice. Necesitatea luminii colimate reprezintă adesea un obstacol practic important în construirea sistemelor clasice de mari dimensiuni, deoarece elementul optic de colimare trebuie să aibă aceleași dimensiuni ca zona observată. Sistemele de strioscopie focalizată pot utiliza elemente optice compacte împreună cu un model de iluminare de fundal de mari dimensiuni, care poate fi produs cu ușurință prin proiecție. În sistemele cu un raport mare de micșorare, modelul de iluminare trebuie să fie aproximativ de două ori mai mare decât câmpul vizual, pentru a permite defocalizarea modelului de fundal.^[4][5]

În ultimii ani, strioscopia focalizată a cunoscut o revenire datorită dezvoltării metodelor de autoaliniere. În mod tradițional, dificultatea alinierii sistemelor de strioscopie focalizată a făcut ca utilizarea acestora să fie excesiv de complicată.^[6][7]

Tehnica schlieren bazată pe fundal (BOS, din engleză Background-Oriented Schlieren technique)^[8][9] a fost dezvoltată inițial la Centrul Aerospațial German (DLR, din germană Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt).^[10][11] Aceasta se bazează pe măsurarea sau vizualizarea deplasărilor din imaginile focalizate. În cadrul acestor tehnici, atât fundalul, cât și obiectul strioscopic, adică perturbația care urmează să fie vizualizată, se află în planul de focalizare, iar perturbația este detectată deoarece deplasează o parte a imaginii de fundal față de poziția sa inițială.

Din cauza acestei cerințe de focalizare, tehnicile sunt utilizate în general în aplicații la scară mare, în care atât obiectul strioscopic, cât și fundalul se află la distanță, de regulă dincolo de distanța hiperfocală a sistemului optic. Deoarece aceste sisteme nu necesită alte elemente optice în afara unei camere, ele sunt adesea cele mai simple de construit, dar au de obicei o sensibilitate mai redusă decât alte tipuri de sisteme strioscopice, aceasta fiind limitată de rezoluția camerei.

Tehnica necesită, de asemenea, o imagine de fundal adecvată. În unele cazuri, fundalul poate fi realizat de experimentator, de exemplu sub forma unui model aleatoriu de puncte sau a unei linii bine conturate, însă pot fi utilizate și elemente naturale, precum peisajele, ori surse luminoase intense, cum sunt Soarele și Luna.^[12]

Strioscopia bazată pe fundal este realizată cel mai frecvent prin metode software, precum corelarea digitală a imaginilor și analiza fluxului optic,^[13] pentru obținerea unei strioscopii sintetice. Același efect poate fi însă obținut și în imagistica cu striații, cu ajutorul unui sistem optic analogic.

Algoritmii de flux optic pot fi utilizați pentru prelucrarea datelor BOS, deoarece oferă o precizie ridicată.^[14][15]

Printre variantele metodei strioscopice optice se numără înlocuirea muchiei de cuțit cu o țintă colorată, obținându-se astfel strioscopia în culorile curcubeului, care poate facilita vizualizarea curgerii. Alte configurații ale muchiei, precum inelele concentrice, pot asigura sensibilitate la gradienți orientați în direcții diferite. De asemenea, a fost demonstrată generarea digitală programabilă a muchiilor cu ajutorul afișajelor și modulatoarelor digitale. Senzorul piramidal de front de undă utilizat în optica adaptivă reprezintă o formă modificată de strioscopie, prevăzută cu două muchii de cuțit perpendiculare, formate de muchiile unei piramide refractante cu bază pătrată.

Sistemele optice strioscopice complete pot fi construite din componente separate sau achiziționate ca aparate disponibile comercial. Detalii privind teoria și funcționarea lor sunt prezentate în lucrarea publicată de Settles în 2001.^[16]

Strioscopia este utilizată pentru vizualizarea curgerii unor medii care sunt ele însele transparente și a căror mișcare nu poate fi observată direct, dar care formează gradienți ai indicelui de refracție. Aceștia devin vizibili în imaginile strioscopice sub forma unor nuanțe de gri sau chiar în culori. Gradienții indicelui de refracție pot fi provocați fie de variațiile temperaturii și presiunii aceluiași fluid, fie de variațiile concentrației componentelor din amestecuri și soluții.

O aplicație tipică în dinamica gazelor este studierea undelor de șoc din balistică și din jurul vehiculelor supersonice sau hipersonice. Pot fi vizualizate și curgerile produse prin încălzire, absorbție fizică sau reacții chimice.^[17] Prin urmare, strioscopia poate fi utilizată în numeroase aplicații inginerești, precum studiul transferului de căldură, detectarea scurgerilor, analiza desprinderii stratului limită și caracterizarea sistemelor optice.

• 
  Imagine strioscopică a penei termice produse de o lumânare aprinsă, perturbată de un curent de aer din dreapta.
• 
  Imagine strioscopică a penei de convecție termică ce se ridică deasupra unei lumânări obișnuite, în aer staționar. Fotografia evidențiază clar tranziția de la curgerea laminară la cea turbulentă.

Materiale media legate de Strioscopie la Wikimedia Commons

• Grady, Denise (28 octombrie 2008). „The Mysterious Cough, Caught on Film”. The New York Times. p. D3. Accesat în 19 iulie 2026. 
• „Schlieren Photography – How Does It Work?”. ian.org. 22 ianuarie 2010. Accesat în 19 iulie 2026. 
• „High-speed Ballistics Imaging: A Guest Blog from Nathan Boor of Aimed Research”. mousegunaddict.blogspot.com. 10 iunie 2013. Arhivat din original la 14 octombrie 2016. Accesat în 19 iulie 2026. 
• Buckner, Benjamin D.; L'Esperance, Drew (2013). „Digital synchroballistic schlieren camera for high-speed photography of bullets and rocket sleds”. Optical Engineering. 52 (8). Bibcode:2013OptEn..52h3105B. doi:10.1117/1.OE.52.8.083105. ISSN 0091-3286. 
• Arhivat la Ghostarchive și la Wayback Machine: „Schlieren Optical System & Aerodynamic Tests 1958 Shell Oil Co. Educational Film XD13174”. PeriscopeFilm. 3 aprilie 2020 – via YouTube.