光弹性实验方法的基本原理

第3章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,一、光波,振幅,圆频率,频率,速度,波长,3.1光学基本知识,横波,一、光波,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400800nm内变化。光弹性实验常用光源有白光，汞光和钠光等,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,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：频率相同(由同一光源发出)振动方向一致位相差恒定,四、双折射,3.1光学基本知识,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,四、双折射,3.1光学基本知识,o,e,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）,四、双折射,光轴,3.1光学基本知识,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。,五、偏振片和1/4波片,3.1光学基本知识,3.2光弹性实验装置,第3章光弹性方法的基本原理,L光源,L1准直镜,L2准直镜,P1起偏镜,P2检偏镜,Q11/4波片,Q21/4波片,M模型,L3成像系统,S像,3.2光弹性实验装置,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,3.3平面应力光学定律,n11方向折射率,n22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,光波速度：,1方向v1,2方向v2,时间：,材料的应力光学系数,3.3平面应力光学定律,平面应力光学定律,3.3平面应力光学定律,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,3.4平面偏振布置中的光弹性效应,P,A,暗场,明场,起偏镜,3.4平面偏振布置中的光弹性效应,形成干涉条纹,等倾线,3.4平面偏振布置中的光弹性效应,四、平面偏振布置中的光弹性效应,等差线,条纹级数,四、平面偏振布置中的光弹性效应,材料应力条纹值，与材料、光源有关,3.4平面偏振布置中的光弹性效应,3.4平面偏振布置中的光弹性效应,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,3.4圆偏振布置中的光弹性效应,起偏镜,到1/4波片,出1/4波片,A,P,3.4圆偏振布置中的光弹性效应,到1/4波片,出模型,A,P,Q2,3.4圆偏振布置中的光弹性效应,出1/4波片,A,P,Q2,3.4圆偏振布置中的光弹性效应,经过检偏镜后,A,P,3.4圆偏振布置中的光弹性效应,A,P,当：,等差线,3.4圆偏振布