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词条 光弹性效应
释义

§ 概述

光弹性效应:当外力或振动作用于弹性体产生应变时,弹性体的折射率发生变化,呈现双折射性质,这种现象即为光弹性效应。

§ 实例

例如把塑料膜拉紧后夹在两块偏振片之间,通过白光观察可以看到彩色图样,拉图改变,彩色图样也发生变化,显示出双折射性质随应力变化,又如玻璃在制造过程中,由于冷却不均匀,使内部受到不同程度的应力,常常会自行破裂,把玻璃放在两块偏振片之间观察应力引起的双折射现象,就可以检查出内部应力的分布情况,在单色光照射下可以看到明暗交替的花样;在白光照射下,则显示出彩色花样,为了消除光学玻璃的内部应力,在磨制光学元件例如天文望远镜的镜头等之前,必须进行缓冷处理和偏振光检查。[1]

§ 原理

各向同性介质在某一方向受压力或拉力作用时,在这方向上就形成介质的光轴,若这时出现的o光和e光的折射率分别为no 和ne,则它们通过厚度为 的物体后产生的光程差为

δ=(no-ne)ζ

实验表明,在一定的应力范围内 与应力 P 成正比,

no-ne=cp

式中C为介质的材料系数,它和材料的性质有关。

这样,两束光经厚度为 的形变介质层后,所得的光程差为

δ=(no-ne)ζ=cpζ

其位相差即为

Δφ=2π(no-ne)ζ /λ= 2πcpζ /λ

这两束光经形变介质后又射至检偏器,这时两束光都成为振动面平行于偏振器主截面的平面偏振光,因而能够通过检偏器,由于它们频率相同,有固定的位相差,振动方向又相同,因而能产生干涉,干涉的结果决定于它们的位相差。

如果形变介质受力是均匀的,那么观察到的彩色是相同的,如果形变介质受力是不均匀的,有的地方出现的颜色也就不同,如果应力分布相当复杂,那就会呈现出五彩缤纷的复杂图案。

§ 应用

利用这个方法来研究介质应力的分布,目前已发展成为一个专门的学科——光测弹性学,它为工程设计解决了极其复杂的应力分析问题。

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更新时间:2024/11/11 12:00:40