第3章 光弹性实验方法的基本原理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、光波第3章 光弹性实验方法的基本原理二、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3.1 光学基本知识横波一、光波a3.1 光学基本知识白光是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种可见光的混合。可见光的 波长在400800nm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3.1 光学基本知识三、光的干涉现象3.1 光学基本知识波列1波列2合成两束或多束光产生干涉的条件：频率相同(由同一光源发出)振动方向一致位相差恒定 四、双折射3.1 光学基本知识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3.1 光学基本知识oeoe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eo3.1 光学基本知识四、双折射3.1 光学基本知识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3.1 光学基本知识3.2 光弹性实验装置第3章 光弹性方法的基本原理LL1L2P1P2Q1Q2ML3SL光源 L1 准直镜 L2 准直镜P1 起偏镜P2 检偏镜Q11/4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LL1L2P1P2Q1Q2ML3S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 1方向折射率n2 2方向折射率n0 无应应力时时的折射率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：1方向v12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 LL1L2P1P2Q1Q2ML3S3.4 平面偏振布置中的光弹性效应PAPA暗场明场APAP起偏镜入模型（光程差，相位差）出模型过检偏镜3.4 平面偏振布置中的光弹性效应AP 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AP等差线条纹 级数四、平面偏振布置中的光弹性效应AP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LL1L2P1P2Q1Q2ML3S光源 起偏镜 检偏镜 1/4波片 1/4波片 模型 SFS F45 45 45 45 PAxyPQ1A Q2AP3.4 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APQ1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APQ23.4 圆偏振布置中的光弹性效应出1/4波片APQ23.4 圆偏振布置中的光弹性效应经过检偏镜后AP3.4 圆偏振布置中的光弹性效应AP当：等差线3.4 圆偏振布置中的光弹性效应AP讨论：3.4 圆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3.4 圆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