Поляризационно-оптический метод

 

Поляризационно-оптический метод – один из основных экспериментальных методов исследования напряженного состояния в плоских моделях. Сущность метода заключается в том, что прозрачная модель исследуемой детали, выполненная из специального оптически активного материала, нагруженная системой сил, просвечивается лучом поляризованного света. На изображении, спроецированном на экран, наблюдается система темных или окрашенных в различные цвета спектра полос. Цвет, форма и расположение полос определяются величиной, распределением и ориентацией главных нормальных напряжений в модели. Поскольку напряженное состояние не зависит от упругих свойств материала,результаты исследования на прозрачной модели могут быть перенесены на реальную деталь. Для понимания поляризационно-оптического метода исследования напряжений необходимо вспомнить явление поляризации, двойного лучепреломления, интерференция света.

Поляризация. Электромагнитные колебания естественного света происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения луча. Направление поперечных колебаний света меняется непрерывно и хаотично. Если при некоторых условиях поперечные колебания происходят в определенных направлениях, то такой свет называется поляризованным.

Поляризованный луч света можно получить при отражении от поверхности при определенном угле падения или при прохождении луча через прозрачные кристаллы (например исландский шпат). Удобнее всего пропускать луч через поляризованные призмы или поляроидные пленки (поляроиды), способные изменять поперечные колебания.

Если на пути поляризованного луча поставить вторую поляроидную пленку , то свет полностью переходит через нее только при совпадении плоскостей поляризации обоих поляроидов. Если же плоскости поляризации не совпадают, то поперечные колебания ослабевают и при взаимно перпендикулярном расположении плоскостей поляризации свет гаснет.

Свет, поляризованный при помощи поляроидных пластинок, называют плоскополяризованным.

Двойное лучепреломление наблюдается в некоторых кристаллах и состоит в том, что падающий луч разделяется на два преломленных луча, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и распространяющихся с различными скоростями. При выходе из кристалла один из лучей отстает от другого, то есть они имеют некоторую разность хода.

Такое же двойное лучепреломление может возникнуть под действием нагрузки в таких материалах, как стекло, целлулоид, бакелит и др. В ненагруженном состоянии двойного лучепреломление в этих материалах нет.

Двойное лучепреломление под действием нагрузки было открыто Давидом Брюстером в 1816 году. Это явление изучалось многими учеными и легло в основу оптического метода исследования напряжений.

Интерференция. Лучи, поляризованные в одной плоскости, имеющие одно направление распространения и полученные от одного источника, взаимодействуют и дают усиленный или ослабленный луч в зависимости от величины разности хода . Такое взаимодействие лучей называют интерференцией.

Интерференция возникает при сложении световых лучей одинаковой длины волны , и имеющих сдвиг по фазе . Амплитуда суммарного луча, то есть его

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector