实验报告光弹性效应

一实验原理

（一）光弹性效应

光弹性：某些介质，在自然状态下式各向同性的，没有双折射性质。但当受到机械力作用时，将成为光学各向异性，出现双折射现象。这种双折射是暂时的，应力解除后即消失。

我们称具有明显光弹性效应的物质为光敏物质；光弹性效应微弱的物质为非光敏物质。

光弹仪的原理：             ，σ为内应力

（二）全息光弹法

两次曝光法当模型未加力时，让物光和参考光同时投到全息干板上作第一次曝光，模型加上力后，再做第二次曝光。将全息干板显影、定影，得到全息图。放回原来位置，遮蔽物光，让参考光照射全息图，这时候迎着原物光方向观看，即可看到实验模型的立体虚像，通过望远镜可看到虚像中有明暗相间的干涉条纹，即为等和线。此方法适用于非光敏物质。

一次曝光法：只在模型受力时作一次曝光，其余操作和两次曝光法一致。将能看到等差线，该法适用于光敏物质。

（三）等和线&等差线

形成原因：两次曝光法得到的光强分布为：

若取非光敏物质做成模型做两次曝光，由于ηc≈0，则上式成为：

那么，当ηρ=0，±1、±2….相应点成为亮条纹，即沿同一条纹各点有相同的ηρ。而ηρ与主应力之和（σ1+σ2）成正比，因此同一条纹各点主应力之和相等。称之为等和线。

二实验过程

1.打开激光器，激光束打到分光镜有膜一面（中间的一块）；

2.在模型后20cm左右位置放置白屏，记录位置；

3.调节反光镜，使物光光束透过模型中心，打到白屏上，调节参考光光路反光镜，使参考光光点和物光光点重合；

4.测量两路光程，要做到差距在1cm之内；

5.加上准直镜，为保证激光束垂直通过其光心，调节其位置，使白屏上光点重合，并且使反射光沿原路返回；

6.加扩束镜，撤掉白屏，这时候在墙壁上可以发现一个亮斑。保证其亮斑中心与未加扩束镜时的亮斑中心重合，然后移动扩束镜，使其亮斑大小与准直镜通光孔径大致相同，并且亮斑均匀；

7.加偏振片&1/4波片，调节角度成45°，加上毛玻璃片；

8.找到两路光重叠的位置，标记；

9.遮住激光束，在黑暗中固定好全息干板。然后曝光3min，显影、定影，并用吹风机吹干，得一次曝光全息图；

10.将全息图放回干板架，撤去模型，用参考光照明，观察到：有圆环立体虚像。但未找到明暗相间的干涉条纹。

三分析实验失败原因

实验结束后并没有看到应有的效果，我分析实验失败原因有如下几点：

1实验装置摆好后没有固定，且有的镜片有松动，有可能在曝光时误碰实验台而导致光路偏斜，（我们在曝光后发现光路反生改变）这有可能是导致失败的原因；

2定影时间过长，在操作中很那判断颜色变化，定影时间达到一分钟左右导致颜色很深，无法看到衍射图样，这有可能是实验失败的另一个原因。

3我们并没有调节偏振片，之前默认偏振片是已经调好的，这也有可能导致试验误差。

总结以上各种原因，每一种情况单独发生都有可能导致实验失败。

四思考题

1为什么用毛玻璃？

使光束更加发散，以便能均匀的照射在光学材料上，从而产生干涉

2对比光折变分析全息成像的异同

相同点：都是通过物光参考光相互干涉，记录干涉图样，写入全息图，从而记录物光在通过被研究材料(掺铁铌酸锂晶体样品和光敏物质)是发生的改变，然后再通过参考光照射，通过衍射再现物光束，通过全息干板或CCD再现干涉图样

不同点：物光在经过被测量物质时变化机理不同。光折变效应是激光使得晶体内部电荷空间分布发生变化，从而使折射率发生改变；光弹性是光敏物质在外加压力下产生各向异性产生双折射来变物光相位。