光彈性實(shí)驗(yàn)方法的基本原理

關(guān)于光彈性實(shí)驗(yàn)方法的基本原理§3.1光學(xué)基本知識(shí)一、光波第3章光彈性實(shí)驗(yàn)方法的基本原理二、自然光和偏振光四、雙折射五、偏振片和1/4波片三、光的干涉現(xiàn)象第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、光波a——振幅——圓頻率——頻率——速度——波長(zhǎng)§3.1光學(xué)基本知識(shí)——橫波第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、光波a§3.1光學(xué)基本知識(shí)白光是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種可見光的混合。可見光的波長(zhǎng)在400～800nm內(nèi)變化。光彈性實(shí)驗(yàn)常用光源有白光，汞光和鈉光等第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、自然光和偏振光平面偏振光平面偏振光圓偏振光橢圓偏振光§3.1光學(xué)基本知識(shí)第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、光的干涉現(xiàn)象§3.1光學(xué)基本知識(shí)波列1波列2合成兩束或多束光產(chǎn)生干涉的條件：①頻率相同(由同一光源發(fā)出)②振動(dòng)方向一致③位相差恒定

第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、雙折射§3.1光學(xué)基本知識(shí)入射光折射光反射光各向同性介質(zhì)中各向異性介質(zhì)中這兩束光都是平面的偏振光雙折射第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、雙折射§3.1光學(xué)基本知識(shí)oeoe一束光遵循折射定律，叫尋常光（o光）另一束光不遵循折律，為非常光（e光）o光的傳播速度在各個(gè)方向上都相同，e光的傳播速度則隨傳播方向的變化而變化兩束光的光矢量的振動(dòng)方向相垂直晶體中有的方向不發(fā)生雙折射，即當(dāng)一束光沿此方向射入晶體時(shí)，射出的光束仍為一束光，此方向稱為光軸只有一個(gè)光軸的晶體稱為單晶體（方解石，石英），有兩個(gè)光軸的晶體稱為雙晶體（云母）第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、雙折射光軸eo§3.1光學(xué)基本知識(shí)第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、雙折射§3.1光學(xué)基本知識(shí)

有些各向同性的非晶體材料，例如環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等，雖然在自然狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生雙折射，但是當(dāng)其受到載荷作用而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，就會(huì)象晶體一樣表現(xiàn)出光學(xué)各向異性，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。去掉載荷后，雙折射現(xiàn)象隨即消失，這種現(xiàn)象稱為暫時(shí)雙折射或人工雙折射。光彈性方法就是利用了這種暫時(shí)雙折射效應(yīng)。第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天五、偏振片和1/4波片偏振片o光e光1/4波片§3.1光學(xué)基本知識(shí)第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.2光彈性實(shí)驗(yàn)裝置第3章光彈性方法的基本原理第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天LL1L2P1P2Q1Q2ML3SL—光源L1—準(zhǔn)直鏡L2—準(zhǔn)直鏡P1—起偏鏡P2—檢偏鏡Q1—1/4波片Q2—1/4波片M—模型L3—成像系統(tǒng)S—像§3.2光彈性實(shí)驗(yàn)裝置第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天LL1L2P1P2Q1Q2ML3S光彈性儀的維護(hù)1.各透鏡表面鍍有增透膜，不得用手摸或擦拭2.Q1、Q2表面只可用汽油擦拭3.L1、L2

、P1

、P2可用酒精或乙醚擦拭4.防霉、防潮、防塵§3.2光彈性實(shí)驗(yàn)裝置第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.3

平面應(yīng)力—光學(xué)定律n1—σ1方向折射率n2—σ2方向折射率n0—無應(yīng)力時(shí)的折射率A、B絕對(duì)應(yīng)力光學(xué)系數(shù)一束平面偏振光通過平面受力模型內(nèi)任一點(diǎn)時(shí)，它將會(huì)沿主應(yīng)力方向分解為兩束振動(dòng)方向互相垂直的平面偏振光。兩束偏振光在模型中具有不同的傳播速度，其折射率的改變與主應(yīng)力大小成線性關(guān)系，可表示為第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天光波速度：σ1方向v1σ2方向v2時(shí)間：—材料的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)§3.3

平面應(yīng)力—光學(xué)定律第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天—平面應(yīng)力光學(xué)定律§3.3

平面應(yīng)力—光學(xué)定律第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)第3章光彈性方法的基本原理起偏鏡

檢偏鏡

模型

光源

θ

LL1L2P1P2Q1Q2ML3S第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)PAPA暗場(chǎng)明場(chǎng)AP第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天AP起偏鏡入模型（光程差Δ，相位差δ）出模型過檢偏鏡§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天AP形成干涉條紋等傾線§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)AP等差線條紋級(jí)數(shù)第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)AP材料應(yīng)力條紋值，與材料、光源有關(guān)第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光彈性效應(yīng)第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第3章光彈性方法的基本原理LL1L2P1P2Q1Q2ML3S光源

起偏鏡

檢偏鏡

1/4波片

1/4波片

模型

θ

SFSF45°

45°

45°

45°

PA第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天xy

P

Q1

A

Q2AP§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天起偏鏡到1/4波片出1/4波片APQ1到模型§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天到1/4波片出模型APQ2§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天出1/4波片APQ2§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)過檢偏鏡后AP§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天AP當(dāng)：等差線§3.4圓偏振布置中的光彈性效應(yīng)第32頁,共35頁，2024年