近代物理实验光弹性效应

1、 目录 一、背景知识；一、背景知识； 二、实验目的；二、实验目的； 三、实验原理；三、实验原理； 四、实验装置；四、实验装置； 五、实验内容；五、实验内容； 背景知识背景知识 某些晶体在自然状态下即有双折射性质，称其为 自然双折射。另有一些光学介质，它们在自然状态下 是各向同性的，没有双折射性质。但当受到机械力作 用时，将成为光学各向异性，出现双折射现象。这种 双折射是暂时的，应力接触后即消失，称之为光弹性 效应。并非所有物质都有光弹性效应，我们把具有明 显光弹性效应的物质称为光敏物质；将光弹性效应微 弱的物质称为非光敏物质。 受力点产生相应的双折射，即o光与e光折射率 no与ne不同，各点折

2、射率差与该点内应力成正比，即 实验目的实验目的 一、了解光弹性效应的原理及应用； 二、通过一次曝光法，了解全息干涉原理在 在测量物体内应力分布中的应用。 实验原理实验原理 一、全息光弹法：一、全息光弹法：激光的问世为光弹分析提供了有力的工具， 发展了利用全息干涉原理研究光弹性效应的技术，称全息光 弹法。本实验将通过一次曝光法的操作来介绍全息光弹法。 一次曝光法光路如下图所示，在一个全息照相用的防震台上， 让激光束经分束镜分为两束。一束经扩束镜、准光镜成为平 行光，再透过偏振片和四分之一波片成为圆偏振光，经毛玻 璃散射后照射待测模型，透过模型投射于全息干板上，这束 光称为物光；另一光束经另一套扩

3、束镜、准光镜、偏振片和 四分之一波片，成为艺术圆偏振光的平行光束，直接投射于 全息干板上。物光与参考光需同是左旋（或同是右旋）的圆 偏光。在模型加外力时作一次曝光，记录一次全息条纹。显 影定影后放回原位用参考光照明，可用望远镜在模型虚像中 看到一组干涉条纹。沿条纹各点有相同的主应力差，称之为 等差线。一次曝光法适用于光敏物质做成的模型，用于观察 等差线。 氦氖激光束 1 2 3 4 5 67 89 10 11 12 1314 图4-1-1 两次曝光法与一次曝光法光路图 1 分束镜；2、10 反射镜；3、11扩束镜；4、12准光镜；5、13 偏振片；6、14 四分之一波片；7 毛玻璃；8 待测模

4、型；9 全息干板 二、二、等和线和等和线和等差线等差线：事实上本实验只有一次曝光法，故只会 得到等差线，但这里等和线也进行了简述。经过曝光后得到光 强为 *两次曝光时，上式为 当 时，为亮条纹； 当 时，为暗条纹；此时为等和线等和线 *一次曝光时，上式为 当 时，为亮条纹； 当 时，为暗条纹；此时为等差线等差线 )(cos)cos()2cos(21 2 CC I )2cos(21 I , 2, 1, 0 , 2/3, 2/1 )(cos2/1 2 C I , 2, 1, 0 C , 2/3, 2/1 C 实验装置实验装置 试验设备和仪器包括：防震台、氦氖激光 器、分束镜、准光镜、扩束镜、偏振片、四 分之一波片、压力架和望远镜等。 实验内容实验内容 1. 按照上面光路图安排光路，要求参考光和物光都是左旋 （或都是右旋）圆偏振光的平行光束，光程相等。 2. 经过分束镜的两束光，参考光与物光的光强比应该在5： 1为好，在3：17：1范围内均可。 3. 在压力架上放环氧树脂模型，加45千克压力。遮住激光 束，在黑暗条件下放好全息干板。曝光80秒，显影定影， 用吹风机吹干，得一次曝光全息图。 4.