近代物理實驗光彈性效應(yīng)

1、 目錄 一、背景知識；一、背景知識； 二、實驗?zāi)康?；二、實驗?zāi)康模?三、實驗原理；三、實驗原理； 四、實驗裝置；四、實驗裝置； 五、實驗內(nèi)容；五、實驗內(nèi)容； 背景知識背景知識 某些晶體在自然狀態(tài)下即有雙折射性質(zhì)，稱其為 自然雙折射。另有一些光學(xué)介質(zhì)，它們在自然狀態(tài)下 是各向同性的，沒有雙折射性質(zhì)。但當(dāng)受到機械力作 用時，將成為光學(xué)各向異性，出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。這種 雙折射是暫時的，應(yīng)力接觸后即消失，稱之為光彈性 效應(yīng)。并非所有物質(zhì)都有光彈性效應(yīng)，我們把具有明 顯光彈性效應(yīng)的物質(zhì)稱為光敏物質(zhì)；將光彈性效應(yīng)微 弱的物質(zhì)稱為非光敏物質(zhì)。 受力點產(chǎn)生相應(yīng)的雙折射，即o光與e光折射率 no與ne不同，各點折

2、射率差與該點內(nèi)應(yīng)力成正比，即 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?一、了解光彈性效應(yīng)的原理及應(yīng)用； 二、通過一次曝光法，了解全息干涉原理在 在測量物體內(nèi)應(yīng)力分布中的應(yīng)用。 實驗原理實驗原理 一、全息光彈法：一、全息光彈法：激光的問世為光彈分析提供了有力的工具， 發(fā)展了利用全息干涉原理研究光彈性效應(yīng)的技術(shù)，稱全息光 彈法。本實驗將通過一次曝光法的操作來介紹全息光彈法。 一次曝光法光路如下圖所示，在一個全息照相用的防震臺上， 讓激光束經(jīng)分束鏡分為兩束。一束經(jīng)擴束鏡、準(zhǔn)光鏡成為平 行光，再透過偏振片和四分之一波片成為圓偏振光，經(jīng)毛玻 璃散射后照射待測模型，透過模型投射于全息干板上，這束 光稱為物光；另一光束經(jīng)另一套擴

3、束鏡、準(zhǔn)光鏡、偏振片和 四分之一波片，成為藝術(shù)圓偏振光的平行光束，直接投射于 全息干板上。物光與參考光需同是左旋（或同是右旋）的圓 偏光。在模型加外力時作一次曝光，記錄一次全息條紋。顯 影定影后放回原位用參考光照明，可用望遠(yuǎn)鏡在模型虛像中 看到一組干涉條紋。沿條紋各點有相同的主應(yīng)力差，稱之為 等差線。一次曝光法適用于光敏物質(zhì)做成的模型，用于觀察 等差線。 氦氖激光束 1 2 3 4 5 67 89 10 11 12 1314 圖4-1-1 兩次曝光法與一次曝光法光路圖 1 分束鏡；2、10 反射鏡；3、11擴束鏡；4、12準(zhǔn)光鏡；5、13 偏振片；6、14 四分之一波片；7 毛玻璃；8 待測模

4、型；9 全息干板 二、二、等和線和等和線和等差線等差線：事實上本實驗只有一次曝光法，故只會 得到等差線，但這里等和線也進行了簡述。經(jīng)過曝光后得到光 強為 *兩次曝光時，上式為 當(dāng) 時，為亮條紋； 當(dāng) 時，為暗條紋；此時為等和線等和線 *一次曝光時，上式為 當(dāng) 時，為亮條紋； 當(dāng) 時，為暗條紋；此時為等差線等差線 )(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 實驗裝置實驗裝置 試驗設(shè)備和儀器包括：防震臺、氦氖激光 器、分束鏡、準(zhǔn)光鏡、擴束鏡、偏振片、四 分之一波片、壓力架和望遠(yuǎn)鏡等。 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1. 按照上面光路圖安排光路，要求參考光和物光都是左旋 （或都是右旋）圓偏振光的平行光束，光程相等。 2. 經(jīng)過分束鏡的兩束光，參考光與物光的光強比應(yīng)該在5： 1為好，在3：17：1范圍內(nèi)均可。 3. 在壓力架上放環(huán)氧樹脂模型，加45千克壓力。遮住激光 束，在黑暗條件下放好全息干板。曝光80秒，顯影定影， 用吹風(fēng)機吹干，得一次曝光全息圖。 4.