1、第3章 光彈性實(shí)驗(yàn)方法的基本原理,3.1 光學(xué)基本知識(shí),一、光波,第3章 光彈性實(shí)驗(yàn)方法的基本原理,二、自然光和偏振光,四、雙折射,五、偏振片和1/4波片,三、光的干涉現(xiàn)象,一、光波,振幅,圓頻率,頻率,速度,波長(zhǎng),3.1 光學(xué)基本知識(shí),橫波,一、光波,3.1 光學(xué)基本知識(shí),白光是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種可見光的混合?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)在400800nm內(nèi)變化。光彈性實(shí)驗(yàn)常用光源有白光，汞光和鈉光等,二、自然光和偏振光,平面偏振光,平面偏振光,圓偏振光,橢圓偏振光,3.1 光學(xué)基本知識(shí),三、光的干涉現(xiàn)象,3.1 光學(xué)基本知識(shí),波列1,波列2,合成,兩束或多束光產(chǎn)生干涉的條件： 頻率相同(由同一

2、光源發(fā)出) 振動(dòng)方向一致 位相差恒定,四、雙折射,3.1 光學(xué)基本知識(shí),各向同性介質(zhì)中,各向異性介質(zhì)中,這兩束光都是平面的偏振光,雙折射,四、雙折射,3.1 光學(xué)基本知識(shí),o,e,一束光遵循折射定律，叫尋常光（o光）,另一束光不遵循折律，為非常光（e光）,o光的傳播速度在各個(gè)方向上都相同，e光的傳播速度則隨傳播方向的變化而變化,兩束光的光矢量的振動(dòng)方向相垂直,晶體中有的方向不發(fā)生雙折射，即當(dāng)一束光沿此方向射入晶體時(shí)，射出的光束仍為一束光，此方向稱為光軸,只有一個(gè)光軸的晶體稱為單晶體（方解石，石英），有兩個(gè)光軸的晶體稱為雙晶體（云母）,四、雙折射,光軸,3.1 光學(xué)基本知識(shí),四、雙折射,3.1

3、光學(xué)基本知識(shí),有些各向同性的非晶體材料，例如環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等，雖然在自然狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生雙折射，但是當(dāng)其受到載荷作用而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，就會(huì)象晶體一樣表現(xiàn)出光學(xué)各向異性，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。去掉載荷后，雙折射現(xiàn)象隨即消失，這種現(xiàn)象稱為暫時(shí)雙折射或人工雙折射。光彈性方法就是利用了這種暫時(shí)雙折射效應(yīng)。,五、偏振片和1/4波片,3.1 光學(xué)基本知識(shí),3.2 光彈性實(shí)驗(yàn)裝置,第3章 光彈性方法的基本原理,L光源,L1 準(zhǔn)直鏡,L2 準(zhǔn)直鏡,P1 起偏鏡,P2 檢偏鏡,Q11/4波片,Q2 1/4波片,M 模型,L3 成像系統(tǒng),S 像,3.2 光彈性實(shí)驗(yàn)裝置,光彈性儀的維護(hù),1.各透鏡表面鍍有增透膜，

4、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、防塵,3.2 光彈性實(shí)驗(yàn)裝置,3.3 平面應(yīng)力光學(xué)定律,n1 1方向折射率,n2 2方向折射率,n0 無應(yīng)力時(shí)的折射率,A、B絕對(duì)應(yīng)力光學(xué)系數(shù),一束平面偏振光通過平面受力模型內(nèi)任一點(diǎn)時(shí)，它將會(huì)沿主應(yīng)力方向分解為兩束振動(dòng)方向互相垂直的平面偏振光。 兩束偏振光在模型中具有不同的傳播速度，其折射率的改變與主應(yīng)力大小成線性關(guān)系，可表示為,光波速度：,1方向v1,2方向v2,時(shí)間：,材料的應(yīng)力光學(xué)系數(shù),3.3 平面應(yīng)力光學(xué)定律,平面應(yīng)力光學(xué)定律,3.3 平面應(yīng)力光學(xué)定律,

5、3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),第3章 光彈性方法的基本原理,3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),P,A,暗場(chǎng),明場(chǎng),起偏鏡,3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),形成干涉條紋,等傾線,3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),四、平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),等差線,條紋級(jí)數(shù),四、平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),材料應(yīng)力條紋值，與材料、光源有關(guān),3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),3.4 平面偏振布置中的光彈性效應(yīng),3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),第3章 光彈性方法的基本原理,3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),起偏鏡,到1/4波片,出1/4波片,A,P,3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),到1/4波片,出模型,A,P,Q2,3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),出1/4波片,A,P,Q2,3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),經(jīng)過檢偏鏡后,A,P,3.4 圓偏振布置中的光彈性效應(yīng),A,P,當(dāng)：,等差線,3.4 圓偏振布置