光弹性实验方法的基本原理.ppt

第3章 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 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 §3.1 光学基本知识 第3章 光弹性方法的基本原理 * * §3.1 光学基本知识 §3.2 光弹性实验装置 §3.3 平面应力——光学定律 §3.4 平面偏振布置中的光弹效应 §3.5 圆偏振布置中的光弹效应 §3.1 光学基本知识 一、光波 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 a ——振幅 ——圆频率 ——频率 ——速度 ——波长 ——横波 一、光波 a 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 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 三、光的干涉现象 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 四、双折射 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 四、双折射 o e 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 e o 四、双折射 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 偏振片 o光 e光 1/4波片 §3.2 光弹性实验装置 L L1 L2 P1 P2 Q1 Q2 M L3 S L—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 L L1 L2 P1 P2 Q1 Q2 M L3 S 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 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 光波速度： σ1方向v1 σ2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 起偏镜 检偏镜 模型 光源 θ L L1 L2 P1 P2 Q1 Q2 M L3 S §3.4 平面偏振布置中的光弹性效应 P A P A 暗场 明场 A P A P 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 A P 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 A P 等差线 条纹级数 四、平面偏振布置中的光弹性效应 A P 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 L L1 L2 P1 P2 Q1 Q2 M L3 S 光源 起偏镜 检偏镜 1/4波片 1/4波片 模型 θ S F S F 45° 45° 45° 45° P A x y P Q1 A Q2 A P §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 Q1 到模型 §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 §