光学玻璃 应力双折射测量技术 光弹技术
光学玻璃的双折射测量
六 、 优缺点
优点：精度高、测量范围广、不需折射液 不 用标准块。 缺点：仪器较贵重、被测件材料加工要求严 格要抛光、操作复杂、麻烦。
长春理工大学光电工程学院 牟达
七、二倍最小偏向角
准平行光束一 次从棱镜AB面入射 ，另一次从AC面入 射，这两次光束都 以最小偏向角方向 射出棱镜。从度盘 上分别读得读数β1 和β2，两读数之差 （β2—β1）即为二 倍最小偏小角。
GF面： n0 sin( 45 ) n sin 45 GH面：
n0 sin sin
2 0 2 0 2 12
联合解得：
n (n sin n sin )
长春理工大学光电工程学院 牟达
一、测量原理
n (n sin n sin )
1 180 2
长春理工大学光电工程学院 牟达
二、测量装置
长春理工大学光电工程学院 牟达
二、测量装置
自准直目镜 读数系统目镜 对准望远镜 载物台 平行光管
测微器手轮 度盘 基座 主轴轴系 复合式读数系统
长春理工大学光电工程学院 牟达
三、测量步骤
1、精密测角仪在使用前应做的调整
长春理工大学光电工程学院 牟达
一、测量原理
∵由折射定律得， sin i1=nsini1′
sin
2
sin
n sin
2 2
2
∴
n
sin
长春理工大学光电工程学院 牟达
一、测量原理
2、棱镜顶角的测量 在测量时，把待检 棱镜放在载物台上， 调节载物台和自准直 望远镜，使望远镜对 构成棱镜顶角 的两个 面都达到自准直，由 读数系统读出每次自 准时的角度值β1′和β2′ ，则顶角
光弹性实验介绍
漫射光式光测弹性仪的基本结构
2.平面光弹性实验
实验内容:(1)测绘受力模型的等差线和等倾线参数， (2)利用这两个参数计算模型内部应力的大小与方向。
（1）等倾线的测绘
建立平面偏振场；
反复同步转动起偏镜和 检偏镜，观察等倾线移动 的大致规律；
从=0°开始，单方向方 向同步转动P-A镜，一般每 隔5°~10°绘制一条等倾 线并标明度数，到90°为 止，画在同一张描图纸上。
' " n
Ch
令 f 称为材料条纹值，则有：
C
' " f n
（18.10）
h
当入射光波长λ ，材料参数C，测点厚度h确定之后，测
点主应力差值是f/h的整数倍时，该点消光成为暗点。
由于模型中应力分布的连续性，对于每一个n值，显示 为一条暗条纹，称为等差线。
对径受压圆盘在单色光 源（钠光灯5230Å）下的 等差线。
2
合成光的振幅为：
A a sin 2 sin
(18.8)
E E1
E2
合成光的光强 I KA2
I K(a sin 2 sin )2
A轴 E2 E1
(18.9)
检偏镜
光强
I K(a sin 2 sin )2
(18.9)
2.干涉条纹的分析——等倾线与等差线
偏振光——垂直于光传播方向的 Y 平面内，光振幅矢量取特定方向。
平面偏振光——垂直于光 传播方向的所有平面内， 光振幅矢量取相同的方向。
平面偏振光的产生——偏振片 （光轴或偏振轴为Y）
椭圆 圆
偏振光——光振幅矢量的顶点轨迹为一椭圆或圆
产生方法： 偏振片+1/4波片 45 椭圆偏振光
玻璃应力的测量方法
如果玻璃中存在垂直于光线传播方向的非均匀应力，则可观察到黑、灰、
白的干涉带，应力更高时，可见黄、红、蓝等彩色干涉条纹。无应力的玻
璃只能观察到均匀的暗场。
对于退火玻璃制品，一般仅出现灰白干涉色，此时为提高分辨率，需
增加一块灵敏色片。灵敏色片其实是一种光程差为565nm的人工双折射片，
按565 nm计。
所以用白光作光源时，玻璃就出现多彩的干涉色，可用来估计应力值。
相同的干涉色连成的色带称“等色线”，线上的应力值相等。
2.常用的应力测量方法
2.1定性、半定量测量方法
使用正交偏光观察玻璃中残余应力的方法为大家所熟知，此种方法广
泛用于定性或半定量判定玻璃中的应力情况。
最简易的应力仪通常由一个白光光源及二片偏光片组成，偏光片的光
四分之一波片的精度对此方法的测定精度有较大影响，－般要求该波
片的光程误差在+/-2nm之内。Senarmont法适用于测定己知应力方向的
玻璃制品，如平板玻璃、瓶子、玻璃管等。对于应力方向复杂的制品，采
用Tardy方法比较方便。
2.3 Tardy定量应力测试方法
与Senarmont法不同：Tardy法增加了－块四分之－波片，两块四分之
a)当β=α时，即两主应力方向分别与起偏器及检偏器方向一致时，
I=0。此黑条纹即是“等倾线”，线上所有点的应力具有相同的方向。此
原理常用来确定应力的方向。
b)当β–α=45o时，即主应力方向与偏振方向成450，在δ
= 0、1λ、2λ、3λ……Nλ处，I = 0。也就是光程差为波长的整数倍时，
出现黑色条纹。
1.应力测定的理论基础
光弹系数应力双折射测试仪技术参数
光弹系数应力双折射测试仪技术参数下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!光弹系数应力双折射测试仪技术参数详解1. 概述光弹系数应力双折射测试仪是一种用于材料应力分析的精密仪器，通过测量材料中的双折射效应来推导出其光弹系数。
光弹法的介绍_原理和应用
光弹法的介绍_原理和应用光弹应力分析一、光弹性的发展历史介绍光弹性法开展较早,在20世纪20年代初就解决了一系列弹性力学的难题。
在30年代发现了应力冻结现象,解决了三维问题。
40年代以后,由于仪器设备的改进,新的模型材料的采用和计算方法的提高,光弹性已成为较为完善的技术了, 在生产中起了重要作用。
60年代激光的出现,提供了一种相干性特别好的光源, 将这一光源引入到光弹性中出现了全息光弹性。
近年来计算机的出现,特别是计算机图像处理技术的发展,加上接收信息的CCD摄像机的发展,可省去全息光弹性方法显影和定影,直接在计算机上显示结果,这一发展引起了学术界的关注。
目前的光弹性法一方面向自动化、计算机化发展,另一方面向更广阔的领域中渗透, 在汽车、动力、土建水利、生物力学、航天、航空、机械制造等方面都得到了广泛的应用。
目前的光弹性法大致有以下几个主要分支:1、三维光弹性实际工程构件的形状和载荷都比较复杂,其中大多属于三维问题。
而在三维光弹性应力分析中,比较成熟的是冻结应力切片法。
用光弹性材料制成的模型,在室温下承受载荷时产生双折射现象,当把载荷撤掉后其光学效应随即消失。
在高温下也能观察到这种现象。
但是,一个承受载荷的环氧树脂模型,从高温(约100~ 130℃)逐渐冷却至室温后再撤掉载荷,则模型在高温下具有的光学效应可以被保存下来,称为应力冻结现象。
然后从冻结应力的模型中截取适当的切片, 并对切片中的条纹进行分析计算,就可以得到相应地应力分布情况。
这种方法的特点是:清晰直观,它能直接显示应力集中区域,并准确给出应力集中部位的量值。
特别是这一方法不受形状和载荷的限制,可以对工程复杂结构进行应力分析。
2、散光光弹性当光线通过透明的各向同性材料介质时,它沿着所有方向都有散射。
这种散射光是由悬浮于材料介质中的微小颗粒和材料的分子本身引起的,而且散射光总是平面偏振光,它的光强不仅和入射光的偏振特性有关,还和产生散射的材料介质的应力状态有关。
石英玻璃应力双折射
石英玻璃应力双折射简介石英玻璃是一种无机非金属材料，具有优异的光学性能和机械性能。
它的特点之一是应力双折射现象，即在应力作用下，光线在材料内部的传播速度和方向发生改变。
本文将详细介绍石英玻璃的应力双折射现象，包括原理、测量方法以及应用领域。
应力双折射原理应力双折射是指在材料内部存在应力时，光线在材料内部的传播速度和方向发生改变的现象。
石英玻璃是一种各向同性材料，即其物理性质在各个方向上都是相同的。
然而，当材料受到外界应力的作用时，其内部结构会发生改变，从而导致光线的传播性质发生变化。
具体来说，当石英玻璃受到拉伸应力时，其结构会发生畸变，导致光线的传播速度在不同方向上发生差异。
这种差异会导致光线的折射角度发生变化，从而使光线的传播方向发生改变。
这就是应力双折射现象的基本原理。
应力双折射测量方法为了测量石英玻璃的应力双折射现象，科学家们发展了多种方法。
以下是常用的两种方法：1. 传统方法传统方法是通过测量光线的折射角度来确定材料的应力双折射程度。
具体步骤如下：•准备一束平行光束，并将其照射到石英玻璃样品上。
•测量光线经过样品后的折射角度。
•根据折射角度的变化，计算出应力双折射的程度。
传统方法的优点是简单易行，但存在一些局限性。
首先，它只能测量到与光束平行的方向上的应力双折射。
其次，由于测量的是折射角度的变化，所以无法直接获得应力的具体数值。
2. 全息干涉法全息干涉法是一种基于全息干涉原理的测量方法，可以直接测量材料中的应力分布。
具体步骤如下：•将石英玻璃样品放置在全息干涉仪的工作台上。
•通过激光器发出一束平行光束，并将其照射到样品上。
•根据光的干涉现象，观察样品表面的干涉条纹。
•根据干涉条纹的形态和间距，推导出样品中的应力分布情况。
全息干涉法的优点是可以直接测量应力的分布情况，并且对于不同方向上的应力双折射也能得到准确的测量结果。
然而，该方法需要专门的设备和技术支持，成本较高。
应力双折射的应用领域石英玻璃的应力双折射现象在许多领域都有重要应用，以下是其中的几个示例：1. 光学器件制造石英玻璃是一种常用的光学器件材料，如透镜、棱镜等。
一种测量光学玻璃应力的光谱方法
m 2P+ U= 2KP1 Q( K1 ) d
( 6)
(m - 1) 2P+ U= 2KP2 Q( K2 ) d
由式 ( 6)得到级次 m 为:
m=
1-
K1 K2
Q( K2 ) Q( K1 )
U- 2P
2P
K1 K2
Q( Q(
K2 K1
) )
-
1
U= P; m = 0, 1, 2, 3, , ( 7)
片, 得到其 K) T 曲线; 此时, 曲线在 633 nm 处出
现极大值。然后插入被测玻璃, 玻璃应力引入新
的延迟量, K) T 曲线极大值点开始偏移 633 nm 到新的位置 K。这样便可通过两次测量的极值位
置得到延迟量的变化量, 即由玻璃应力引起的延
迟量。此延迟量一般用钠黄光 ( K= 58913 nm )通 过 1 cm 厚的玻璃 o 光和 e 光产生的光程差来表
光谱扫描精度为 0125 nm 时, 系统测量误差小于 014 nm。
关键词: 光学玻璃; 光谱方法; 应力测量
中图分类号: TM 930. 12
文献标志码: A
文章编号: 1671- 0436( 2010) 04- 0062- 04
A Spectroscop ic M ethod for M easuring Stress of Optical G lass
K ey w ord s: opt ical g lass; spectro scopic m etho d; stressm easure
0 引言
光学玻璃在退火不均匀或者光学元件安装不 当时都会在内部产生应力, 从而出现双折射性质, 使通过光学玻璃的波面发生变形, 严重影响光学 元件的成像质量, 因此在加工光学元件前, 必须对 玻璃材料的应力进行测量, 否则会造成严重的浪 费和损失。同时, 应力的大小是衡量光学玻璃性 能的重要指标之一, 因此精确地测量光学玻璃的 应力是非常必要和有意义的。
第二章 光学玻璃主要光学性能测量 光学测量
第二章 光学玻璃主要光学性能测量
前言
光学玻璃按折射率、色散系数对标准数值的允差 分6类，同类玻璃中按折射率及色散的最大差值、一 致性分4级。 此外影响光学玻璃质量的指标还有:
➢光学均匀性 ➢双折射 ➢条纹度 ➢气泡度 ➢光吸收系数 ➢耐辐射性能等。 最重要的是折射率及色散、双折射。
2
前言
5.样品折射率受温度影响空气折射率受温度、气压、湿度等影响如果不是在 标准条件下必须对其进行修正 测量时要求温度 200 2，0 气压p0=101325 500
Pa湿度f0=1.333KPa如超出要进行修正
(1)样品折射率的修正 n0t (t 20)
V
n0t 样品折射率随温度变化的修正量 折射率温度系数：温度每升高一摄氏度折射率的增长值
棱
t 测量环境的温度
镜
(2)空气折射率的修正
法
(n 1)tp
P(n 1)15 96095 .43
1 10 8 (0.601 0.00972 1 0.00366610 t
t)P
P气压Pa，t空气温度 0C
压强101325Pa、温度15摄氏度时
(n 1)15 [8343 .05 2406294 (130 2 )1 15999 (38.9 2 )1 ]10 8
n0
1.701038
1
2(1.7010382
1.64750
2
)
1.00065
V 棱
n
sin(2 6.26080) 1.647502 2 sin2(6.26808) 4 1.701038 (1.7010382 1.647502)
0.4782
镜 法
代入式（3-7）可得： (n) 1.000652 (5106 )2 0.475822 (30106 )2 1.5105