实验七 光弹性实验方法观察实验 一、实验目的 1 、了解光弹性仪各部分的名称和作用，掌握光弹性仪的使用方法。 2 、观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应。 二、基本原理概述 光弹性实验所使用的仪器为光弹性仪，一般由光源(包括单色光源和白光光源)、一对偏振镜、一对四分之一波片以及透镜和屏幕等组成，其装置简图7 -1 ，国产4 0 9 -Ⅱ型光弹性仪的外形如图7 -2 。 7 -1 光 弹 性 仪 装 置 简 图 S—光 源 L—透镜 P—起偏镜 Q—四分之一波片 A—检偏镜 Q—试件 I—屏幕 S L L P Q O A L Q I 图 7-2 409-Ⅱ型 光 弹 性 仪外形 光弹性实验中最基本的装置是平面偏振光装置，它主要由光源和一对偏振镜组成，靠近光源的一块称为起偏镜，另一块称为检偏镜，如图7-3 所示。当两偏振镜轴正交时开成暗场，通常调整一偏振镜轴为竖直方向，另一为水平方向。当两偏振镜轴互相平行时，则呈亮场。 图 7-3 平面偏振光 装置 在正交平面偏振光场中，由双折射材料制成的模型受力后，则使入射到模型的平面偏振光分解为沿各点主应力方向振动的两列平面偏振光，且其传播速度不同，通过模型后，产生光程差D ，此光程差与模型的厚度 h 及主应力差(12ss-)成正比，即 12()Ch ssD =- (7-1) 其中C 为比例系数，此式称为平面应力光学定律。 当光程差为光波波长λ 的整数倍时，即 D =Nλ N=0，1，2，… … (7-2) 产生消光干涉，呈现暗场，同时满足光程差为同一整数倍波长的诸点，形成黑线，称为等差线，由式(7-1)和(7-2)可得到 12Nfhss-= (7-3) 光源 起偏镜 模型 检偏镜 A P O2s1sy其中fCl=称为材料条纹值。由此可知，等差线上各点的主应力差相同，对应于不同的N 值则有0 级、1 级、2 级……等差线。 此外，在模型内凡主应力方向与偏振镜轴重合的点，亦形成一暗黑干涉条纹，称为等倾线，等倾线上各点的主应力方向相同，由等倾线可以确定各点的主应力方向。当二偏振镜轴分别为垂直水平放置时，对应的为零度等倾线，这表明，等倾线上各点的方向皆与基线(水平方向)成零度夹角，此时若再将偏振镜轴同步反时针方向旋转o10 即得到o10 等倾线，其上各点主应力方向与基线夹角为o10 ，其他依此类推。 等差线和等倾线是光弹性实验提供的两个必要资料，据此可根据模型的受力特性计算其应力。 为了消除等倾线以便获得清晰的等差线图，在两偏振镜之间加入一对四分之一波片，以形成正...
