Зміст
Введення
1 Загальна характеристика фотопружних ефекту
2 Використання фотопружних ефекту для вимірювання фізичних величин
2.1 Вимірювання тиску
2.2 Вимірювання параметрів світлового випромінювання
2.3 Вимірювання прискорення
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Існує безліч оптично прозорих матеріалів, показник заломлення яких може змінюватися під впливом механічних напруг або деформації. Такі матеріали називаються фотоупру шими. Їх можна використовувати в оптичних системах як хвильові платівки, чутливі до механічних напруженням (або деформаціями). Існує безліч видів таких матеріалів, починаючи від скла, що має низьку чутливість до напруги, але високу до де формації, і закінчуючи желатином, що має дуже високу чутливість до деформації, але низьку - до напруги.
Фотоупругость відкрита Т. І. Зєєбеком (1813) і Д. Брюстером (1816). Фотоупругость є наслідком залежності діелектричної проникності речовини від деформації і проявляється у вигляді подвійного променезаломлення і дихроизма, що виникають під дією механічних навантажень. При одноосьовому розтягуванні або стисненні изотропное тіло здобуває властивості оптично одноосного кристала з оптичною віссю, паралельної осі розтягнення або стиснення. При більш складних деформаціях, наприклад при двосторонньому розтягуванні, зразок стає оптично двохосьовим.
1. Загальна характеристика фотопружних ефекту
Речовина вважається володіє фотопружних властивостями, якщо його показник заломлення можна змінити деяким прикладеним механічним напругою Пѓ або деформацією Оµ. Фотоупругость була відкрита Брюстером в 1816 р. Світлова хвиля з площиною поляризації в тому ж напрямку, що і напруга, поширюється швидше, ніж хвиля ортогональної поляризації. Звичайні речовини, що проявляють фотопружних властивості - желатин, скло і полікарбонат. Інженерами, що займаються дослідженням механічних напружень, це явище використовувалося протягом декількох десятиліть. Зазвичай з полікарбонату або подібного фотопружних матеріалу будується модель структури, підлягає дослідженню. Білий світ поляризується, проходить через досліджувану модель і спостерігається через інший поляризатор. Напруження в фотопружних матеріалі, як кажуть, викликають затримку між ортогонально поляризованими компонентами світловий хвилі. Це призводить до деструктивної інтерференції на певній довжині хвилі. Спостерігач бачить додаткові кольору в місцях локалізації напружень. Щільність цих інтерференційних смуг показує величини напруг.
Далі описано, як можна здійснити кількісний аналіз напруги або деформації. Малюнок 1.1 ілюструє хвилю, що поширюється в напрямку z через фотопружних речовина, відчуває напруга в напрямку х. Затримку характеризує наступне співвідношення:
затримка = напруга х оптичний коефіцієнт напруги х оптичний шлях.
Затримку зазвичай призводять у величині фізичної довжини, наприклад 150 нм, що можна виразити як фазовий зрушення:
фазовий зсув = напруга х оптичний коефіцієнт напруги х оптичний шлях х 2ПЂ/О»
або
. (1.1)
У деяких випадках виявляється кращим працювати з деформацією. Тоді затримка визначиться як
затримка = деформація х
х оптичний коефіцієнт деформації х оптичний шлях. Рівняння (1.1) в цьому випадку приймає вигляд
. (1.2)
В
Малюнок 1.1-фотопружних ефект
У звичайній конфігурації перед фотопружних матеріалом розташований поляризаційний фільтр. Його площину поляризації орієнтована під кутом 45 В° до осі х. Світло від неполярізованного джерела, пройшовши поляризатор, буде мати рівні плоскополяризоване компоненти в напрямках х і y . Світло після зразка проходить ще через один поляризатор, розташований на його шляху, і, нарешті, фотоприймач просто вимірює оптичну потужність.
Спираючись на рівняння для електричної та магнітної енергій, ув'язнених в електромагнітної хвилі, можна показати, що миттєва швидкість потоку енергії через одиницю площі P - векторне твір Е і Н
В
. (1.3)
З відомий як вектор Пойнтінга і його напрямок - це на правління потоку енергії. Середня швидкість потоку енергії через одиницю площі, зазвичай звана інтенсивністю, визначається среднеквадратическими значеннями О• і Н. Для плоскої хвилі корисним співвідношенням є ставлення О• до H , воно називається внутрішнім імпедансом середовища О– 0 . Для плоскої хвилі, поляризований ної в напрямку х, імпеданс дорівнює
. (1.4)
Комбінація рівнянь (1.3) і (1.4) для плоскої хвилі, по лярізованной в напрямку x, дає
. (1.5)
Узагальнюючи, можна сказат...
