光弹性实验方法的基本原理

关于光弹性实验方法的基本原理§3.1光学基本知识一、光波第3章光弹性实验方法的基本原理二、自然光和偏振光四、双折射五、偏振片和1/4波片三、光的干涉现象第2页,共35页，2024年2月25日，星期天一、光波a——振幅——圆频率——频率——速度——波长§3.1光学基本知识——横波第3页,共35页，2024年2月25日，星期天一、光波a§3.1光学基本知识白光是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种可见光的混合。可见光的波长在400～800nm内变化。光弹性实验常用光源有白光，汞光和钠光等第4页,共35页，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圆偏振光椭圆偏振光§3.1光学基本知识第5页,共35页，2024年2月25日，星期天三、光的干涉现象§3.1光学基本知识波列1波列2合成两束或多束光产生干涉的条件：①频率相同(由同一光源发出)②振动方向一致③位相差恒定

第6页,共35页，2024年2月25日，星期天四、双折射§3.1光学基本知识入射光折射光反射光各向同性介质中各向异性介质中这两束光都是平面的偏振光双折射第7页,共35页，2024年2月25日，星期天四、双折射§3.1光学基本知识oeoe一束光遵循折射定律，叫寻常光（o光）另一束光不遵循折律，为非常光（e光）o光的传播速度在各个方向上都相同，e光的传播速度则随传播方向的变化而变化两束光的光矢量的振动方向相垂直晶体中有的方向不发生双折射，即当一束光沿此方向射入晶体时，射出的光束仍为一束光，此方向称为光轴只有一个光轴的晶体称为单晶体（方解石，石英），有两个光轴的晶体称为双晶体（云母）第8页,共35页，2024年2月25日，星期天四、双折射光轴eo§3.1光学基本知识第9页,共35页，2024年2月25日，星期天四、双折射§3.1光学基本知识

有些各向同性的非晶体材料，例如环氧树脂、有机玻璃、聚碳酸酯等，虽然在自然状态下不会产生双折射，但是当其受到载荷作用而产生应力时，就会象晶体一样表现出光学各向异性，产生双折射现象。去掉载荷后，双折射现象随即消失，这种现象称为暂时双折射或人工双折射。光弹性方法就是利用了这种暂时双折射效应。第10页,共35页，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光学基本知识第11页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.2光弹性实验装置第3章光弹性方法的基本原理第12页,共35页，2024年2月25日，星期天LL1L2P1P2Q1Q2ML3SL—光源L1—准直镜L2—准直镜P1—起偏镜P2—检偏镜Q1—1/4波片Q2—1/4波片M—模型L3—成像系统S—像§3.2光弹性实验装置第13页,共35页，2024年2月25日，星期天LL1L2P1P2Q1Q2ML3S光弹性仪的维护1.各透镜表面镀有增透膜，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、防尘§3.2光弹性实验装置第14页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.3

平面应力—光学定律n1—σ1方向折射率n2—σ2方向折射率n0—无应力时的折射率A、B绝对应力光学系数一束平面偏振光通过平面受力模型内任一点时，它将会沿主应力方向分解为两束振动方向互相垂直的平面偏振光。两束偏振光在模型中具有不同的传播速度，其折射率的改变与主应力大小成线性关系，可表示为第15页,共35页，2024年2月25日，星期天光波速度：σ1方向v1σ2方向v2时间：—材料的应力光学系数§3.3

平面应力—光学定律第16页,共35页，2024年2月25日，星期天—平面应力光学定律§3.3

平面应力—光学定律第17页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光弹性效应第3章光弹性方法的基本原理起偏镜

检偏镜

模型

光源

θ

LL1L2P1P2Q1Q2ML3S第18页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光弹性效应PAPA暗场明场AP第19页,共35页，2024年2月25日，星期天AP起偏镜入模型（光程差Δ，相位差δ）出模型过检偏镜§3.4平面偏振布置中的光弹性效应第20页,共35页，2024年2月25日，星期天AP形成干涉条纹等倾线§3.4平面偏振布置中的光弹性效应第21页,共35页，2024年2月25日，星期天四、平面偏振布置中的光弹性效应AP等差线条纹级数第22页,共35页，2024年2月25日，星期天四、平面偏振布置中的光弹性效应AP材料应力条纹值，与材料、光源有关第23页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光弹性效应第24页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.4平面偏振布置中的光弹性效应第25页,共35页，2024年2月25日，星期天§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第3章光弹性方法的基本原理LL1L2P1P2Q1Q2ML3S光源

起偏镜

检偏镜

1/4波片

1/4波片

模型

θ

SFSF45°

45°

45°

45°

PA第26页,共35页，2024年2月25日，星期天xy

P

Q1

A

Q2AP§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第27页,共35页，2024年2月25日，星期天起偏镜到1/4波片出1/4波片APQ1到模型§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第28页,共35页，2024年2月25日，星期天到1/4波片出模型APQ2§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第29页,共35页，2024年2月25日，星期天出1/4波片APQ2§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第30页,共35页，2024年2月25日，星期天经过检偏镜后AP§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第31页,共35页，2024年2月25日，星期天AP当：等差线§3.4圆偏振布置中的光弹性效应第32页,共35页，2024年