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《傳感器原理及應(yīng)用-光彈效應(yīng).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、傳感器原理及應(yīng)用——光彈效應(yīng)楊廣益2012302580024光彈效應(yīng)光彈效應(yīng)（photo-elasticeffect）：也稱作光彈性效應(yīng)，又作雙折射效應(yīng)。它是物質(zhì)的彈性形變，產(chǎn)生雙折射，引起其折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象。當(dāng)外力或振動作用于彈性體產(chǎn)生應(yīng)變時，彈性體的折射率發(fā)生變化，呈現(xiàn)雙折射性質(zhì)，這種有內(nèi)應(yīng)力的透明介質(zhì)中o光和e光折射率不相等，它與應(yīng)力分布有關(guān)。這種現(xiàn)象即為光彈性效應(yīng)。塑料、玻璃、環(huán)氧樹脂等非晶體在通常情況下是各向同性而不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象的，但當(dāng)它們受到應(yīng)力時，就會變成各向異性顯示出雙折射性質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為光彈性效應(yīng)。例如把塑料膜拉緊后夾在兩塊偏振片之間，通過白光觀察
2、可以看到彩色圖樣，拉圖改變，彩色圖樣也發(fā)生變化，顯示出雙折射現(xiàn)象，其變化隨應(yīng)力變化。又例如玻璃在制造過程中，由于冷卻不均勻，使內(nèi)部受到不同程度的應(yīng)力，導(dǎo)致其自行破裂。把玻璃放在兩塊偏振片之間觀察應(yīng)力引起的雙折射現(xiàn)象，就可以檢查出內(nèi)部應(yīng)力的分布情況，在單色光照射下可以看到明暗交替的花樣；在白光照射下，則顯示出彩色花樣。為了消除光學(xué)玻璃的內(nèi)部應(yīng)力，在磨制光學(xué)元件例如天文望遠(yuǎn)鏡的鏡頭等之前，必須進(jìn)行緩冷處理和偏振光檢查。雙折射現(xiàn)象光束入射到各向異性的晶體，分解為兩束光而沿不同方向折射的現(xiàn)象。他們?yōu)檎駝臃较蚧ハ啻怪钡钠窆?。光在非勻質(zhì)體中傳播時，其傳播速度和折射率值隨振動方向不同而
3、改變，其折射率值不止一個。光波入射非均質(zhì)體，除特殊方向以外，都要發(fā)生雙折射，分解成振動方向不同，傳播速度不同，折射率不等的兩種偏振光，此現(xiàn)象稱為雙折射。放置在方格紙上的方解石顯示出雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象，光學(xué)現(xiàn)象的一種，可以用光的橫波性質(zhì)來解釋。當(dāng)光照射到各向異性晶體（單軸晶體）時，發(fā)生兩個不同方向的折射；其中一個遵守折射定律的稱為o光（尋常光），另一束不遵從折射定律的稱為e光（非常光），這兩束光都是偏振光。光線從一個特殊的角度射入晶體是不會發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這一角度稱為晶體的光軸。o光——尋常光（ordinaryray）e光——非常光（extraordinaryray）光彈效
4、應(yīng)的原理各向同性介質(zhì)在某一方向受壓力或拉力作用時，在這方向上就形成介質(zhì)的光軸，若這時出現(xiàn)的o光和e光的折射率分別為no和ne，則它們通過厚度為ζ的物體后產(chǎn)生的光程差為δ=(no-ne)ζ實驗表明，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)折射率之差與應(yīng)力P成正比，即no-ne=Cp式中C為介質(zhì)的材料系數(shù)，它和材料的性質(zhì)有關(guān)。這樣，兩束光經(jīng)厚度為ζ的形變介質(zhì)層后，所得的光程差為δ=(no-ne)ζ=cpζ其位相差即為Δφ=2π(no-ne)ζ/λ=2πcpζ/λ這兩束光經(jīng)形變介質(zhì)后又射至檢偏器，這時兩束光都成為振動面平行于偏振器主截面的平面偏振光，因而能夠通過檢偏器，由于它們頻率相同，有固定的相位差
5、，振動方向又相同，因而能產(chǎn)生干涉，干涉的結(jié)果決定于它們的位相差。如果形變介質(zhì)受力是均勻的，那么觀察到的彩色是相同的，如果形變介質(zhì)受力是不均勻的，有的地方出現(xiàn)的顏色也就不同，如果應(yīng)力分布相當(dāng)復(fù)雜，那就會呈現(xiàn)出五彩繽紛的復(fù)雜圖案。利用這個方法來研究介質(zhì)應(yīng)力的分布，目前已發(fā)展成為一個專門的學(xué)科——光測彈性學(xué)，它為工程設(shè)計解決了極其復(fù)雜的應(yīng)力分析問題。在外界動力作用的影響下，液體也能發(fā)生光學(xué)的各向異性，舉例來說，液體在兩個同軸圓筒（一個固定，一個轉(zhuǎn)動）間流動而發(fā)生速度梯度時，即表現(xiàn)出雙折射性能，折射率差值可達(dá)相當(dāng)大的數(shù)值；液流方向和液體光軸之間的夾也很大。被超聲振動激發(fā)的液體中，也
6、發(fā)現(xiàn)了雙折射現(xiàn)象，這也是由于在聲波場中存在液體速度梯度的緣故。光彈效應(yīng)實驗1、觀察光彈材料受力后由各向同性變?yōu)楦飨虍愋运鸬膽?yīng)力分布圖樣。2、區(qū)分等傾線和等差線。3、使用1/4波片消去等傾線。4、使用專用應(yīng)力分析軟件進(jìn)行應(yīng)力分析（需選購件）。儀器特點：壓力數(shù)值顯示光源220V,30W偏振片的有效通光孔徑：58MM,1/4波片的有效通光孔徑58MM光彈效應(yīng)的應(yīng)用通過光彈性效應(yīng)，研究材料內(nèi)部的應(yīng)力情況例如.設(shè)計大吊鉤時，要知道實際使用時內(nèi)部的應(yīng)力分布情況?？捎猛该鞯沫h(huán)氧樹脂制成模擬吊鉤，通過光彈效應(yīng)，了解內(nèi)部應(yīng)力的分布That’sall!Thankyou!
