Zakřivení paprsků při průchodu nehomogenním transparentním objektem si lze snadno ověřit experimentálně. Na obr. 11-2 je znázorněno šíření světelných paprsků při průchodu tepelnou mezní vrstvou T = f(y) o tloušťce d při přirozené laminární konvekci ve vzduchu. Tepelná mezní vrstva vzniká v okolí vyhřívané vertikální desky o délce L a teplotě povrchu Tw, přičemž teplota okolního prostředí Too < Tw. V jisté vzdálenosti od náběžné hrany desky (dole) je teplotní pole prakticky jednorozměrné. Paralelní paprsky vstupují do mezní vrstvy skrz masku rovnoramenného trojúhelníka se základnou na povrchu desky a o výšce větší, než je tloušťka tepelné mezní vrstvy d. Při průchodu paprsků tepelnou mezní vrstvou se paprsky zakřivují směrem od povrchu vyhřívané desky, přičemž největší zakřivení mají paprsky šířící se nejblíže povrchu. Pokud by měla deska teplotu menší, než je teplota okolního prostředí, zakřivovaly by se paprsky opačně, směrem ke chladnějšímu povrchu.
Obr. 11-2 Šíření světelných paprsků při průchodu tepelnou mezní vrstvou vznikající v okolí vyhřívané vertikální desky
S postupně se zvětšující vzdáleností Z od středu desky lze na stínítku sledovat postupně se zvětšující deformaci obrazu trojúhelníkové masky, viz obr. 11-3 a obr. 11-4. Při malých vzdálenostech Z dochází nejdříve k posunutí základny trojúhelníka od geometrického stínu (na obr. 11-3 je geometrický stín vyznačen čárkovaně), pak se tato vzdálenost zvětšuje, až dojde k přesunutí základny přes úroveň tloušťky tepelné mezní vrstvy d. Ve větších vzdálenostech Z od středu desky lze pak pozorovat dvě výrazné kontury paralelní s povrchem desky. Prvá kontura vniká ve vzdálenosti d od povrchu, kde druhá derivace teploty dle souřadnice kolmé k povrchu je nulová. Druhá kontura vniká ve vzdálenosti dw od povrchu, a to díky paprskům šířícím se od povrchu, kde je druhá derivace teploty dle souřadnice kolmé k povrchu rovněž nulová. Je zřejmé, že první kontura nemění se vzdáleností Z svou polohu, jelikož první derivace teploty dle souřadnice je v místě y = d nulová. Druhá kontura se ale s rostoucí vzdáleností Z stínítka od desky úměrně vzdaluje od geometrického stínu desky, jelikož první derivace teploty dle souřadnice v místě povrchu desky y = 0 je nenulová (povrch desky je místo, kolem něhož procházejí paprsky tvořící druhou konturu). Tato nenulová první derivace teploty dle souřadnice odklání paprsky stejně jako klínová vrstva. Stínogramy na obr. 11-3 byly získány v bílém světle a stínogramy na obr. 11-4 byly získány v koherentním laserovém světle. Je zřejmé, že koherentní záření způsobuje jistou nežádoucí interferenci ve stínogramu, která narušuje strukturu kontur v obraze.
Obr. 11-3 Stínogramy tepelné mezní vrstvy s trojúhelníkovou maskou pořízené v bílém světle (na obrázcích zleva doprava je postupně zvětšována vzdálenost stínítka Z od vyhřívané desky) [2-3]
Obr. 11-4 Stínogramy tepelné mezní vrstvy s trojúhelníkovou maskou pořízené v koherentním světle (na obrázcích zleva doprava je postupně zvětšována vzdálenost stínítka Z od vyhřívané desky) – Dostál, Pavelek [6-12]
Pozn.: Je třeba poznamenat, že kontury vznikají na stínítku, které je umístěné až ve větších vzdálenostech od sledovaného objektu. Pro daný objekt to lze určit nejjednodušeji experimentálně, nebo to lze také určit výpočtem, viz kap. 11.3. Je vhodné, aby bylo dw dva či vícekrát větší než tloušťka mezní vrstvy d.