光弹性实验报告
光弹性实验.
白光源：由红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫七种单色光组成的。
自然光：横波，沿任意方向振动。
双正交圆偏振光场： 在正交平面偏振光中，同时存在着等差线和等倾线。 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，以形成正交圆偏振光 场,消除等倾线。
正交圆偏振光场布置简图
二、原理
光弹实验
一、实验目的 了解光弹性的原理和特点 了解光弹性仪结构, 掌握光弹性仪的使用方法 观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应 测定纯弯曲梁的弯曲正应力
1
光弹仪的基本构成
•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
•透镜和屏幕
其装置结构如图所示
•S-光源，G-隔热玻璃，F-滤色片，-准透 镜，P-起偏镜，Q-1/4波片， •O-模型，A-检偏镜，-视场镜，C-屏幕。
•对光弹材料的基本要求 1.质地均匀,透明度好;
2.不受力时的力学性能和光学性能都是各向 同性的,受力时具有双折射性;
3.光学灵敏度高,即条纹值(f=λ /c)要小; 4.外载荷与应变是线性关系; 5.无初始应力; 6.工艺性能好,易于机械加工; 7.容易加工,价格低廉.
1、平面应力-光学定律（附图）
此式（2）具有很高的实 用价值。
3
3
1
自由边界
16
二、原理
2、条纹值的测定（利用对径受压圆盘） 计算 f 的公式：
f 8F N 0 D [ N / mm]
从同一块光弹性材料上割下 两块，分别加工成模型和圆盘。
圆盘用于测定条纹值f。
常用光弹性材料： 1. 聚碳酸脂
F
012345
等差线
2. 环氧树脂
实验报告光弹性效应
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σk n n e =-0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；)(cos )cos()2cos(212c c I πηπηπηρ++=)2cos(22ρπη+=I6.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。
光弹性效应实验报告1
光弹性效应实验报告【实验目的】了解光弹性效应，了解全息干涉原理在测量物体内部应力分布中的应用【实验仪器】氦氖激光器分束镜反光镜*2 扩束镜*2 准光镜*2 偏振片*2 四分之一玻片*2 毛玻璃环氧树脂样品全息底片显影液定影液清水【实验原理】在自然情况下各向同性的介质在外加应力的情况下出现短暂的双折射效应，当应力解除之后双折射效应消失，称之为光弹性效应。
具有明显光弹性效应的物质（比如环氧树脂）被称为光敏物质，相对的光弹性效应微弱的物质称之为非光敏物质。
定量的来说，光敏物质由于光弹性效应而产生的双折射效应满足以下公式O光的折射率和e光的折射率之差和外加应力成正比，k为比例系数。
全息光弹法是一种研究光弹性效应的方法，基于全息干涉原理。
本实验中利用的是两束相干的圆偏光进行干涉，从而在全息干板上记录样品的光弹性信息。
普通的全息照相相干的两束光只是需要有同方向的偏振分量即可。
实验中为了记录光弹性的信息（即折射率之差和外加应力成正比）所以需要采用圆偏光。
等差线和等和线指的是全息光弹法中最后观察到的干涉条纹。
等和线是在非光敏物质样品情况下观察到的，值得是同一条干涉条纹上各点的主应力之和相同。
同样，在光敏物质样品的情况下可以观察到等差线，即同一条干涉条纹上主应力之差相同。
（主应力分别指模型受力最大和最小的方向的应力）等差线和等和线产生的原因可以从最后的全息照相光强表达式中看出在整个公式推导中定义了如下物理量变量为主应力之和，主应力之差，其余为常量。
这是非光敏物质的光强分布可以看到光强决定于，当此物理量取特定值，分别产生亮条纹和暗条纹，而其值从定义中可以看出由主应力之和决定。
即同一条条纹上的主应力之和相同。
同理由光敏物质的光强分布可以看出等差线的来源。
【实验步骤】实验光路图从分束镜开始到全息胶片的光程为212.50cm。
1.利用分光镜中间的分束片进行分光，这样基本可以达到参考光和物光的比例为5:1。
2.摆放两面反射镜，使得两束光的光程差相等（误差小于1cm）。
使用光弹性实验探究材料力学特性
使用光弹性实验探究材料力学特性材料力学是研究材料在受力作用下的变形和破坏行为的学科。
而光弹性实验是一种常用的研究材料力学特性的方法。
通过光弹性实验，可以获得材料的应力-应变关系、杨氏模量、泊松比等重要参数，从而对材料的力学性能进行评估和分析。
光弹性实验的基本原理是利用光的干涉现象来研究材料的应力分布和变形情况。
在光弹性实验中，我们通常使用激光作为光源，将激光束照射到被测材料上。
被测材料受到外力作用后，会发生变形，导致光束经过材料时产生相位差。
通过测量相位差的变化，我们可以得到材料的应力分布和变形情况。
在进行光弹性实验时，我们通常会使用干涉仪来测量相位差的变化。
干涉仪可以将光束分为两束，分别经过被测材料的两个不同位置，然后再将两束光束重新合并。
当两束光束经过被测材料时，由于材料的变形，会导致相位差的变化，进而产生干涉条纹。
通过观察和记录干涉条纹的形态和变化，我们可以得到材料的应力-应变关系。
光弹性实验可以用于研究不同类型的材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
不同材料的力学特性会影响光弹性实验的结果。
例如，金属通常具有较高的弹性模量和较低的泊松比，而塑料则具有较低的弹性模量和较高的泊松比。
通过对不同材料进行光弹性实验，我们可以比较它们的力学性能差异，并为材料的选择和设计提供依据。
除了研究材料的力学性能，光弹性实验还可以用于检测材料的质量和缺陷。
当材料存在内部缺陷或应力集中时，会导致光束经过材料时产生相位差的变化。
通过测量相位差的变化，我们可以判断材料是否存在缺陷或应力集中的情况。
这对于材料的质量控制和缺陷检测具有重要意义。
总之，光弹性实验是一种常用的研究材料力学特性的方法。
通过测量光束经过材料时的相位差变化，我们可以得到材料的应力-应变关系、杨氏模量、泊松比等重要参数。
光弹性实验不仅可以用于研究材料的力学性能，还可以用于检测材料的质量和缺陷。
它在材料科学与工程领域具有广泛的应用前景，为材料的设计、制备和应用提供了重要的参考依据。
光弹性实验报告
光弹性实验报告一、实验目的光弹性实验是一种用于测量材料内部应力分布的实验方法。
本次实验的主要目的是通过光弹性实验技术，观察和分析受力模型在不同载荷条件下的等差线和等倾线图案，从而确定模型内部的应力分布情况，并验证理论计算结果。
二、实验原理光弹性现象是指某些透明材料在承受载荷时，会产生暂时的双折射现象。
当一束偏振光通过受力的光弹性材料时，其偏振方向会发生改变，从而产生干涉条纹。
这些干涉条纹反映了材料内部的应力分布情况。
等差线是指光程差相等的点的轨迹，它与主应力差成正比。
等倾线则是指主应力方向相同的点的连线。
通过观察和分析等差线和等倾线的图案，可以计算出材料内部各点的应力大小和方向。
三、实验设备和材料1、光弹性实验仪：包括光源、偏振片、分析片、加载装置等。
2、模型材料：环氧树脂或有机玻璃等光弹性材料制成的模型。
3、量具：游标卡尺、千分尺等。
四、实验步骤1、模型制备选用合适的光弹性材料，根据实验要求制作模型。
确保模型的尺寸精度和表面质量，以减少实验误差。
2、仪器调试打开光源，调整偏振片和分析片的角度，使视场呈现暗背景。
检查加载装置的工作性能，确保加载平稳、准确。
3、模型安装将模型安装在加载装置上，注意安装位置和方向的准确性。
4、加载观测逐渐施加载荷，观察等差线和等倾线的形成和变化。
记录不同载荷下的干涉条纹图案。
5、数据测量使用量具测量模型的尺寸和加载力的大小。
记录等差线和等倾线的级数和角度等数据。
6、实验结束缓慢卸载，关闭实验仪器。
五、实验结果与分析1、等差线图案分析在不同载荷下，等差线的分布和密度发生了明显变化。
随着载荷的增加，等差线的级数增多，表明主应力差增大。
通过对等差线的分析，可以定性地了解模型内部应力集中的区域。
2、等倾线图案分析等倾线的分布反映了主应力的方向。
在模型的不同部位，主应力方向有所不同。
通过测量等倾线的角度，可以计算出主应力的方向。
3、应力计算根据等差线和等倾线的测量数据，结合光弹性实验的基本理论和计算公式，可以计算出模型内部各点的应力大小和方向。
平面光弹性实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解平面光弹性实验的基本原理和方法。
2. 学习使用光弹性实验装置，观察和记录应力光图。
3. 通过实验验证光弹性原理在应力分析中的应用。
二、实验原理光弹性实验是一种利用光学原理研究材料内部应力的方法。
其基本原理是：当光通过具有应力状态的透明材料时，光线的传播方向会发生改变，这种现象称为光弹效应。
通过观察和分析光弹效应，可以推断出材料内部的应力分布情况。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 光弹性实验装置（包括光源、显微镜、照相机等）- 模型材料（透明塑料或玻璃）- 标准模型（如拉伸、压缩、弯曲等）2. 实验材料：- 模型材料：透明塑料板或玻璃板- 荧光染料：用于增强应力光图的可视性四、实验步骤1. 准备实验材料，将模型材料切割成所需形状和尺寸。
2. 在模型材料上涂上荧光染料，增加应力光图的可视性。
3. 将涂有染料的模型材料放置在实验装置中，调整光源和显微镜的位置，使光线能够透过模型材料。
4. 开启光源，调整显微镜，观察并记录应力光图。
5. 根据应力光图，分析模型内部的应力分布情况。
6. 对比标准模型，验证实验结果的准确性。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，观察到模型材料在不同应力状态下的应力光图。
2. 通过分析应力光图，发现模型材料在拉伸、压缩、弯曲等应力状态下的应力分布情况。
3. 对比标准模型，实验结果与理论预期基本一致，验证了光弹性原理在应力分析中的应用。
六、实验结论1. 光弹性实验是一种有效的研究材料内部应力的方法。
2. 通过观察和分析应力光图，可以直观地了解材料内部的应力分布情况。
3. 光弹性实验在工程实践中具有重要的应用价值。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免受伤。
2. 调整光源和显微镜时，保持操作稳定，避免光线晃动。
3. 实验结束后，清理实验场地，回收实验材料。
八、实验总结本次平面光弹性实验，使我们了解了光弹性原理及其在应力分析中的应用。
通过实验，掌握了使用光弹性实验装置的方法，提高了观察和分析应力光图的能力。
光弹性演示实验
实验十光弹性演示实验用光学原理研究弹性力学问题的实验方法称为光弹性法。
它是用具有双折射效应的透明材料，严格遵守“相似律”原则制成构件模型，将模型置于白光光源的圆偏振光场中。
当给模型加上载荷时，即可看到模型上所出现的干涉条纹，依照应力－光学定律，那些颜色相同的条纹表示光程差相等的迹线，也就是主应力等值线，故称为等色线或等差线。
由产生的等色线或等差线干涉条纹图形，通过计算就能确定构件模型在载荷作用下的应力状态，可以得到直观的、可靠的、全场的应力分布状态。
利用光弹性法，可以研究几何形状和载荷条件都比较复杂的构件的应力分布状态，特别是应力集中的区域和三维内部应力问题。
对生物力学、断裂力学、复合材料力学等还可用光弹性法验证其提出的新理论、新假设的合理性和有效性，为发展新理论提供科学依据。
一、实验目的1．了解光弹性实验的基本原理和方法，认识偏光弹性仪。
2．观察模型受力时的条纹图案，识别等差线和等倾线，了解主应力差和条纹值的测量。
二、实验设备1．偏光弹性仪。
2．由环氧树脂制作的试件模型。
三、实验原理1．明场和暗场根据光的波动理论，当一束自然光通过偏振镜时，即在偏振轴平面上振动这种在某一固定平面中振动的光称为平面偏振光。
由光源S、起偏镜P和检偏镜A 就可组成一个简单的平面偏振光场，如图10－1示。
起偏镜P和检偏镜A均为偏振片，其各有一个偏振轴（简称为P轴和A轴）。
如果P轴与A轴平行，光源发出的光波通过起偏镜P产生的偏振光可以全部通过检偏镜A，此种情况称平面偏振场的明场。
称为明场。
当两个偏振片的偏振轴互相垂直时，光波被检偏镜A 阻挡，此种情况则称平面偏振场的暗场。
图10－1 平面偏振光场2．应力－光学定律当由光弹性材料制成的模型放在偏振光场中时，如果模型不受力，光线 通过模型后将不发生改变；如果模型受力，将产生暂时双折射现象，即入射 的偏振光将沿两个主应力方向分解为两束相互垂直的偏振光（如图10－1中 a 及b ），而且分解后的这两束偏振光射出模型时就产生一个光程差δ。
光弹性实验
分掰式卡瓦在工作时都处于复杂的应力状态，而且作用在油井多工况的介质中，这就给精确的理论分析与计算结果带来很大困难。
因此，必须首先借助于较为精确的实验分析方法确定它的边界受力条件，然后再进行理论分析与计算，而光弹性正是其中比较理想的一种实验方法。
它是目前研究结构和零部件应力分布的有效手段，具有直观、全面、实时等优点，对测定构件的边界应力和应力集中更具特色。
从力学强度观点分析，本研究课题首先应采用光弹法确定分掰式卡瓦从坐封到贴紧套管内壁这个阶段其内部的应力分布及对套管内壁接触应力的大小，然后用理论计算进行校核。
因此，利用光弹性原理对卡瓦模型进行冻结切片处理，根据光弹性和模型相似理论换算出实物卡瓦中各点应力大小和方向，是研究本课题的技术关键之一。
光弹性是一种利用偏振光进行应力测量的方法。
它采用具有暂时双折射性能的透明塑料(本实验使用环氧树脂材料)制成与实物形状几何相似，并使模型受力情况与实物载荷相似，在高温应力冻结后，根据三维应力分析的需要对应力冻结的模型进行切片，将各切片置于偏振光场中，可获得等差线和等倾线的干涉条纹图。
这些条纹显示了模型边界和内部各点的应力情况，按照光弹性原理，即可计算出模型各点应力的大小和方向，实物上的应力可根据模型相似理论换算求得。
以下是本课题光弹实验中所用的几个基本原理[102]。
2.1.1 应力－光学定律当光线进入具有暂时双折射效应的光弹性材料时，由于应力的存在，光线将沿主应力方向分解为沿主轴方向偏振的平面偏振光。
该偏振光的传播速度与该方向的折射率有关。
无应力时材料的折射率N与有应力以后沿三个主应力方向的折射率N1、N2、N3和三个主应力σ1、σ2、σ3有如下关系：。
光弹性实验实验报告
1. 了解光弹性实验的基本原理和实验方法；2. 学习使用光弹性实验装置进行应力分析；3. 掌握光弹性实验数据处理方法，分析模型的应力分布。
二、实验原理光弹性实验是一种研究物体内部应力分布的方法，其基本原理是利用透明材料在应力作用下产生双折射现象。
通过观察和分析光弹性模型的光学性质变化，可以确定物体内部的应力分布。
实验过程中，将具有双折射现象的透明材料制成研究对象的模型，对模型施加相似载荷，使模型内部产生应力。
此时，模型中的光路发生改变，通过观察和记录模型的光学性质变化，可以分析模型内部的应力分布。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光弹性实验装置、光源、照相机、量角器等；2. 实验材料：具有双折射现象的透明材料（如硝化纤维素、聚乙烯醇等）。
四、实验步骤1. 准备工作：将透明材料制成研究对象模型，确保模型尺寸符合实验要求；2. 安装模型：将模型放置在实验装置上，调整光源和照相机，使光路通过模型；3. 加载：对模型施加相似载荷，使模型内部产生应力；4. 观察记录：观察模型的光学性质变化，记录光路改变情况；5. 数据处理：对实验数据进行处理，分析模型内部的应力分布。
五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，观察到了模型在加载过程中的光学性质变化，记录了光路改变情况；2. 数据处理：对实验数据进行处理，得到模型内部的应力分布图；3. 分析：根据应力分布图，分析了模型内部的应力集中区域和应力分布情况。
1. 光弹性实验是一种有效的应力分析方法，可以准确分析模型内部的应力分布；2. 通过光弹性实验，可以了解透明材料在应力作用下的光学性质变化，为材料设计和优化提供依据；3. 实验过程中，应严格按照操作规程进行，确保实验结果的准确性。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意观察模型的光学性质变化，避免光路干扰；2. 加载过程中，注意控制加载速度，防止模型损坏；3. 实验数据应准确记录，以便后续分析。
八、实验总结本次光弹性实验，使我们对光弹性实验的基本原理和实验方法有了更深入的了解。
光弹性实验总结报告
光弹性实验总结报告光弹性实验总结报告光弹性实验是一种基于光的材料性能测试方法，通过测量材料在光作用下的力学响应来研究材料的弹性性质。
在本次实验中，我们使用了一台光弹性仪，对不同材料进行了测试，并对实验结果进行了分析与总结。
首先，我们选择了五种常见材料（金属、塑料、橡胶、木材和陶瓷）作为实验样本，确定了它们的几何形状和尺寸，并在实验仪器中安装调整好样品。
然后，我们使用了一束激光照射到样品表面，在测力传感器的作用下，实时记录样品的位移和力。
在实验过程中，我们发现不同材料在光照下会呈现出不同的弹性行为。
金属材料在受到光照射后表现出较小的变形和较大的弹性恢复，这是因为金属具有较高的弹性模量和强度。
相比之下，塑料和橡胶材料在光照下会有较大的变形，并且较低的弹性恢复，这是因为它们相对较低的弹性模量和强度。
此外，我们还观察到木材和陶瓷材料在光照射下的行为与金属、塑料和橡胶材料有较大的差异。
木材在受光作用下表现出较小的变形和较大的弹性恢复，这是由于木材具有纤维状结构和较高的纤维间键合强度。
陶瓷材料在光照下则显示出较大的变形和较低的弹性恢复，这是因为陶瓷的结构相对松散且易碎，容易发生永久性变形。
通过对实验结果的分析，我们可以得出结论：光弹性实验是一种有效的材料性能测试方法，可以用于研究不同材料的弹性性质。
不同材料在光照下会呈现出不同的弹性行为，这与材料的组成、结构和强度有关。
金属材料具有较高的弹性模量和强度，而塑料和橡胶材料则具有较低的弹性模量和强度。
木材具有纤维状结构和较高的纤维间键合强度，因此在光照下的弹性行为与金属、塑料和橡胶材料有所不同。
陶瓷材料的结构相对松散且易碎，容易发生永久性变形。
最后，我们还需要指出本次实验中存在的一些限制和改进方向。
由于实验样品的选择有限，我们只能对几种常见材料进行测试，难以得到全面的结果。
在日后的实验中，我们可以选择更多不同类型的材料进行测试，以提高研究的广度和深度。
此外，在实验中还需要注意样品的几何形状和尺寸的选择，以及光照的强度和方向的控制，以确保实验结果的准确性和可靠性。
光弹性实验
第二部分：实验设备
1、408-1型光测弹性仪。
2、光弹性模型，如梁、圆盘、 圆环等。
（观看光弹演示录像片）
光弾仪的组成
第三部分：实验原理
基本概念： 平面偏振光：光波在垂直于传播方向的平面内，只在 某一方向振动，并且光波沿传播方向所有点的振动均 在一个平面 偏振片：可以使天然光变成偏振光的光学元件叫偏振 片(polarizer ） 1/4波片：使产生的光程差为1/4个波长的波片； 产生圆偏振光的条件：有两束振动平面互相垂直的平 面偏振光。它们要有相同的频率，相等的振幅，相位 差为π/2。
第五部分：注意事项及要求 cautions
简述仪器调整过程，明确正交平面偏振光 场和圆偏振光场的布置和条纹特点。 简述不同偏振光场和不同光源下，所观察 到的模型中等差线条纹的特点。 光测弹性仪上的镜片部分切勿用手触摸。 加载时切勿使模型弹出，以免损坏光学元 件。
Part VI
questions
The experiment 3-4 photoelasticity
Center for Experimental Teaching of Mechanics 2011-05
光测原理及测试方法
光弹性测试方法是一种应用光学原理的 应力测试方法。它是使用双折射透明材 料模型模拟实际构件受力，在偏振光场 中产生干涉条纹，通过条纹分析获得模 型应力场，再根据相似理论可换算求得 构件中的真实应力场。
应力光学定律
Ct ( 1 2 )
为光程差
C 为应力光学系数，与材料和光源 波长有关 T 为模型厚度
如何区分等倾线和等差线方法1--在平面偏振光场中（单色光源），
光弹性实验
光弹性实验一．实验目的1.光弹性实验是一种光学的应力测量方法，是材料力学实验的重要组成部分。
通 过该实验熟悉光弹性等色条纹级次的判定方法。
2.理解材料条纹的力学意义 二．实验原理塑料、玻璃等非晶体在通常情况下是各向同性而不产生双折射现象的。
但是当它们受到应力的时候，就会变成各向异性而显示出双折射性质，这种现象称为光弹性效应。
光弹性法的光源有单色光和白光两种，单色光是只有一种波长的光；白光则是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种单色光组成的。
发自光源的自然光是向四面八方传播的横振动波。
当自然光遇到偏振片时，就只有振动方向与偏振轴平行的光线才能通过，这就形成平面偏振光，其振动方程为vtA u λπ2sin= （1）式中A 为光波的振幅，λ为单色光的波长，v 为光波的传播速度，t 为时间。
根据光学原理，偏振光的强度与振幅A 的平方成正比，即2KA I = （2） 比例常数K 是一个光学常数。
用具有双折射性能的透明材料（如环氧树脂塑料或聚碳酸脂塑料）制成与实际构件相似的模型，并将它放在起偏镜和检偏镜之间的平面偏振光场中（见图1）。
当模型不受力时，偏振光通过模型并无变化。
如模型受力，且其某一单元的主应力为1σ和2σ，则偏振光通过这一单元时，又将沿1σ和2σ的方向分解成互相垂直，传播速度不同的两束偏振光，这种现象称为双折射。
由于两束偏振光在模型中的传播速度并不相同，穿过模型后它们之间产生一个光程差∆。
实验结果表明，∆与该单元主应力差()21σσ-和模型厚度h 成正比，即()21σσ-=∆Ch （3）式中比例常数C 与光波波长和模型材料的光学性质有关，称为材料的光学常数。
公式（3）称为应力光学定律。
光弹性法的实质，是利用光弹性仪测定光程差∆的大小，然后根据应力光学定律确定主应力差。
三．平面偏振布置PAΨσ1σ2uu 1,u ‘1u 2,u‘2o图2偏振轴与应力主轴的相对位置图1 受力模型在正交平面偏振布置中光源起偏镜模型检偏镜PA如图1所示的正交平面偏振布置，用符号P 和A 分别代表起偏镜和检偏镜的偏振轴。
实验报告4-1 光弹性效应
光弹性效应实验报告实验原理：1. 光弹性效应：有些光学介质在自然状态下没有双折射性质，但当受到机械力作用时，出现双折射现象，应力解除后现象随之消失，这种现象称为光弹性效应。
把具有明显光弹性效应的物质称为光敏物质，其他称为非光敏物质。
在实际应用中，可以用光敏物质做成与待分析部件相似的模型，按部件实际受力情况施加相应的应力。
模型的各受力点产生相应的双折射，即o光与e光折射率n o与n e不同，各点折射率差与改点内应力成正比，即n o-n e=kςK为常数。
利用此原理制成的仪器称为光弹仪。
2.全息光弹法全息光弹法是利用全息干涉原理研究光弹性效应的技术。
光路图如图4-1-1在一个全息照相用的防震台上，让激光束经分束镜分为两束。
一束经扩束镜，准光镜成为平行光，再通过偏振片和四分之一波片成为圆偏振光，经毛玻璃散射后照射待测模型，透过模型投射于全息干板上，这束光称为物光；另一束光经另一套扩束镜，准光镜，偏振片和四分之一波片，成为一束圆偏振光的平行光束，直接投射于全息干板上。
物光与参考光须同时左旋或右旋的圆偏振光。
在模型未加外力时，让物光和参考光同时投射于全息干板上做第一次曝光，记录一次全息条纹；然后给模型加上适当应力，在做第二次曝光。
经两次曝光记录了两套干涉条纹的全息干板显影，定影后，成为全息图。
放回拍摄的位置，撤去实验模型，遮掉物光，以参考光束照射全息图。
迎着原物光方向看，可看到原模型位置有一个所用实验模型的立体虚像，透过望远镜可看到虚像中有明暗相间的干涉条纹。
以ς1表示模型受力最大方向的应力，ς2表示受力最小方向的应力，称ς1与ς2为主应力。
由于沿一个干涉条纹各点有相同的主应力和（ς1+ς2），称此条纹为等和线。
二次曝光法适用于非光敏物质，用于观察等和线。
一次曝光法光路同上，只是在模型未加外力时不曝光，仅在给模型加好外力后作一次曝光，只记录一次全息条纹。
显影定影后放回原位用参考光照明，可用望远镜在模型虚像中看到另一组干涉条纹。
动态光弹性实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过动态光弹性法研究弹性体在动态载荷作用下的应力和应力波传播规律，验证理论分析的正确性，并探讨动态光弹性方法在工程中的应用价值。
二、实验原理动态光弹性法是实验应力分析的一种方法，通过在弹性体表面涂覆光弹性材料，利用光的偏振和干涉现象来观测应力分布。
当弹性体受到动态载荷作用时，光弹性材料会发生变形，导致光的传播路径和偏振状态发生变化，从而产生干涉条纹。
通过分析干涉条纹的形状和分布，可以确定弹性体内的应力状态。
三、实验设备1. 动态光弹性实验装置：包括光源、光弹性材料、样品架、加载装置等。
2. 高速摄影系统：用于记录动态过程中的干涉条纹。
3. 图像处理软件：用于分析干涉条纹。
四、实验步骤1. 准备工作：将光弹性材料涂覆在弹性体表面，设置实验参数，包括光源波长、加载速度等。
2. 加载过程：对弹性体施加动态载荷，记录不同时刻的干涉条纹图像。
3. 数据处理：利用图像处理软件分析干涉条纹，计算应力分布。
五、实验结果与分析1. 实验现象：在动态载荷作用下，弹性体表面出现明显的干涉条纹，条纹分布随着时间变化而变化。
2. 应力分布：通过分析干涉条纹，可以得到弹性体内的应力分布。
结果表明，应力主要集中在弹性体表面和内部裂纹附近。
3. 应力波传播：随着动态载荷的施加，应力波在弹性体内部传播，导致干涉条纹的移动和变化。
通过分析条纹的移动速度和方向，可以确定应力波的传播规律。
六、结论1. 动态光弹性法可以有效研究弹性体在动态载荷作用下的应力和应力波传播规律。
2. 实验结果与理论分析基本一致，验证了理论分析的正确性。
3. 动态光弹性方法在工程中具有广泛的应用价值，可用于预测和分析结构在动态载荷作用下的性能。
七、讨论1. 实验过程中，加载速度对干涉条纹的清晰度和应力分布的准确性有较大影响。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的加载速度。
2. 光弹性材料的选用对实验结果也有较大影响。
应选择具有良好光弹性能的材料，以保证实验结果的准确性。
光弹性实验实验报告
6.换上其他一至两个模型，重复步骤3至5，观察在不同偏振光场和用不同光源情况下，模型内等差线和等倾线的特点和变化规律。
7.关闭光源，取下模型，清理仪器、模型及有关工具。
在实验中，取N为整数，△N=1，测取相应的P值，而非给定△P逐级测取N值。这样便于实验，可避免给定 △P后，可能出现非整数级条纹，不便测取。此法称为条纹级次法。
2、测材料条纹值
（1）装夹试件，布置双正交偏振光场，开启光源。
（2）逐级加载，均匀拉伸段将发生颜色变化，按黄，红蓝，缘顺序出现，当完成一个循环后又按此色序重复。规定红，蓝过渡色（绀色）为整数级条纹，当绀色第一次出现时，N=1；第二次出现时N=2，…依此类推。在记录时，先记N，然后记下相应载荷
。进行数次后，每一组N值及P值可求得一个 值，然后求平均值即得材料纹值。
其中C为比例系数，此式称为平面应力光学定律。
当光程差为光波长 的整数倍时，即
…… （9-2）
产生消光干涉，呈现暗点，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（9-1）和（9-2）可得到
（9-3）
其中 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。
本试验用轴向拉伸试件来标定 值。均匀拉伸段的理论应力值为：
（单向拉伸），又（9-4）式把 及 代入（9-6）,由此可获得P,N, 后，标定出 。
实验方法与步骤
1、光弹性观察实验
1.观看光弹性仪的各个部分，了解其名称和作用。
2.取下光弹性仪的两块四分之一波片，将二偏振镜轴正交放置，开启白光光源，然后单独旋转检偏振镜，反复观察平面偏振光场光强变化情况，分析各光学元件的布置和利用，并正确布置出正交
光弹性效应实验报告
一、实验目的1. 了解光弹性效应的基本原理；2. 掌握光弹性效应实验的方法和步骤；3. 分析光弹性效应在不同材料中的表现；4. 提高对光学测试技术的认识。
二、实验原理光弹性效应是指当透明材料受到应力作用时，其光学性质发生改变的现象。
这种现象可以通过偏振光来观察。
当材料受到拉伸或压缩应力时，其折射率会发生变化，从而导致光波在材料中传播速度的改变，进而影响偏振光的传播方向。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光弹性效应测试仪、显微镜、偏振片、透明材料（如玻璃、塑料等）、样品夹具；2. 实验材料：透明材料样品。
四、实验步骤1. 准备实验材料：将透明材料样品切割成所需尺寸，并清洗干净；2. 安装样品：将样品放入样品夹具中，确保样品表面平整；3. 连接仪器：将光弹性效应测试仪与显微镜连接，调节仪器至最佳状态；4. 选择偏振片：根据实验要求选择合适的偏振片；5. 观察现象：开启测试仪，观察偏振光在透明材料中的传播情况，记录现象；6. 分析结果：根据观察到的现象，分析光弹性效应在不同材料中的表现；7. 实验数据整理：整理实验数据，绘制实验曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）当透明材料受到拉伸应力时，其折射率减小，光波传播速度变快，偏振光传播方向发生改变；（2）当透明材料受到压缩应力时，其折射率增大，光波传播速度变慢，偏振光传播方向发生改变；（3）不同材料的应力-折射率关系不同，表现出不同的光弹性效应。
2. 实验分析：（1）光弹性效应是材料受到应力作用时，其光学性质发生改变的现象；（2）通过观察偏振光在透明材料中的传播情况，可以判断材料受到的应力类型和大小；（3）光弹性效应在工程领域有广泛的应用，如材料力学性能测试、光学器件设计等。
六、实验总结本次实验通过观察光弹性效应在不同材料中的表现，掌握了光弹性效应实验的方法和步骤。
实验结果表明，光弹性效应在工程领域有广泛的应用前景。
在今后的学习和工作中，我们将进一步深入研究光弹性效应，为相关领域的发展做出贡献。
最新光弹实验报告
最新光弹实验报告
光弹实验是为了研究光的传播、反射、折射以及其与其他物质相互作用的物理现象。
本次实验的主要目的是验证光弹理论，并探究光弹在不同介质中的行为特性。
实验材料：
1. 激光发射器
2. 多种介质样本（例如：空气、水、玻璃）
3. 高速摄像机
4. 测量尺
5. 数据分析软件
实验步骤：
1. 准备实验材料，确保激光发射器工作正常，高速摄像机设置正确。
2. 在实验室中设置好激光发射器，调整至适当功率。
3. 将激光发射器对准第一种介质（空气），使用高速摄像机记录光弹的传播过程。
4. 重复步骤3，更换不同介质样本（水、玻璃等），并记录数据。
5. 对收集到的视频数据进行分析，测量光弹在各种介质中的传播速度和路径变化。
6. 将实验数据与光弹理论进行对比，验证理论的准确性。
7. 分析不同介质对光弹行为的影响，总结实验结果。
实验结果：
实验数据显示，在空气介质中，光弹的传播速度接近光速，与理论预测相符。
在水中，光弹的传播速度略有降低，这与水的折射率有关。
在玻璃介质中，光弹的传播速度进一步降低，这与玻璃的光学特性有关。
通过对比不同介质中光弹的传播特性，我们能够更深入地理解光
的物理行为。
结论：
本次光弹实验成功验证了光弹理论，并揭示了不同介质对光弹传播行为的影响。
实验结果表明，光弹在不同介质中的传播速度和路径会发生变化，这些变化与介质的光学特性密切相关。
这一发现对于光学研究和相关技术应用具有重要意义。
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光弹性实验报告一、 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。
3. 掌握平面偏正光场和圆偏振光场的形成原理， 和调整镜片（起 偏镜、检偏镜、1/4波片）的方法。
4. 通过圆盘对径受压测量材料条纹级数 f ,并通过实验求出两 端受压方片中心截面上的应力。
5. 用理论公式计算出方片中心截面上的应力，并与实验得出的 数据相比对，判断实验数据的准确性。
二、 实验原理和方法首先引入偏振光的概念，如光波在垂直于传播方向的平面内只在 某一个方向上振动，且光波沿传播方向上所有点的振动均在同一个平 面内，则此种光波称为平面偏振光。
双折射：当光波入射到各向异性的晶体如方解石、云母等时，一 般会分解为两束折射光线，这种现象称为双折射。
从一块双折射晶体上，平行于其光轴方向切出一片薄片，将一束 平面偏振光垂直入射到这薄片上，光波即被分解为两束振动方向互相 垂直的平面偏振光，其中一束比另一束较快地通过晶体。
于是，射出 薄片时，两束光波产生了一个相位差。
这两束振动方向互相垂直的平 面偏振光，其传播方向一致，频率相等，而振幅可以改变。
设这两束 平面偏振光为：u 1 a 〔sin （ t ） （ 1） u 2 a 2sin （ t ）（2）式中 a i a 2 —振幅—两束光波的相位差将上述两方程（1）（2）合并，消去时间t ,即得到光路上一点的 合成光矢量末端的运动轨迹方程式，此方程式在一般的情况下是一个 椭圆方程，如果31 a 2 a ，-，则方程式成为圆的方程：2U 2u f a 2（3）光路上任一点合成光矢量末端轨迹符合此方程的偏振光称为圆 偏振光，在光路各点上，合成光矢量末端的轨迹是一条螺旋线。
因此要产生圆偏振光，必须有两束振动平面互相垂直的平面偏振光，并且频率相同；振幅相等；相位差为n /2。
如平面偏振光入射到具有双折射特性的薄片上时，将分解为振动方向互相垂直的两束平面偏振光。
当使入射的平面偏振光的振动方向与这两束平面偏振光的方向各成45°时，则分解后的两束平面偏振光振幅相等。
由于这两束光在薄片中的传播速度不同，通过薄片后，就产生一个相位差。
只要适当选择薄片的厚度，使相位差为n /2,就满足了组成圆偏振光的条件。
由于相位差n /2相当于光程差入/4（入一一波长），故称此薄片为四分之一波片。
波片上，平行于行进速度较快的那束偏振片振动平面的方向线称为快轴，与快轴垂直的方向线称为慢轴。
平面偏振布置中的光弹性效应：光弹性法的实质，是利用光弹性仪测量光程差的大小，然后根据应力一一光学定律（式4）确定主应力差。
Ch（i 2）（4）如图1所示，用符号P和A分别代表起偏镜和检偏镜的偏振轴。
把受有平面应力的模型放在两镜片之间，以单色光为光源，光线垂直通过模型。
设模型上o点的主应力。
i与偏振轴P之间的夹角为® （图2）。
图1受力模型在正交平面偏振布置中图2偏振轴与应力主轴的相对位置圆偏振布置中的光弹性效应：在平面偏振布置中，如采用单色光作光源，则受力模型中同时出现两种性质的黑线，即等倾线和等差线, 这两种黑线同时产生，互相影响。
为了消除等倾线，得到清晰的等差线图案，以提高实验精度，在光弹性实验中经常采用双正交的圆偏振布置，各镜轴及应力主轴的相对位置如图（3）所示。
图3受力模型在双正交圆偏正布置在双正交圆偏振布置中，发生消光（即I 0）的条件为光程差是波长的整数倍，故产生的黑色等差线为整数级，即分别为0级、1级、2级、……。
而平面元偏振布置发生消光的条件为光程差是半波长的奇数倍，故产生的黑色等差线为半数级，即分为0.5级、1.5 级、2.5 级、........... 。
等差线条纹级素的确定：在双正交圆偏振布置中，受力模型呈现以暗场为为背景的等差线图，各条纹的级数为整数级，即N=0,1,2…. 首先确定N=0的点（或线）。
属于N=0的点称为各向同性点，是模型上主应力差等于零（即。
1=0 2或。
1= （T 2=0）的点，这些点的光程差△ =0,因此对任何波长的光均放生消光而形成黑点，与此对应的条纹级数为零级。
只要模型形状不变，载荷作用点及方向不变，这些黑点或黑线所在的位置不随外载荷的大小的改变而改变。
零级条纹的判定方法有：1）采用白光光源，在双正交圆偏振布置中模型上出现的黑色条纹（点或线），属于零级条纹。
因其光程差为零，对于任何波长的光均发生消光，故形成黑条纹。
其他非零级条纹（N工0）,其光程差不等于零，所以均为彩色。
2）模型自由方角上，因。
1=0, 0 2=0,所以对应的条纹级数N=0。
3）拉应力和压应力的过渡处必有一个零级条纹。
因应力分布具有连续性，在拉应力过渡到压应力之间，必存在应力为零的区域，其条纹级数N=0.确定了零级条纹，其他条纹级数可根据应力分布的连续性依次数出。
条纹级数的递增方向（或递减方向），可采用白色光源，观察其等色线的颜色变化而定，当颜色的变化为黄、红、蓝、绿，则为级数增加的方向，反之为级数减少的方向。
三、实验设备及模型1.实验设备本次实验我们使用的是平行光式光弹性仪，如图4所示图4•平行光式光弹性仪光路图1――光源 2、6——透镜 3 ——起偏镜 4——模型 5――检偏镜7――光屏 8、9――四分之一波片在使用光弹性仪以前，必须检查和调整各镜片的位置，以满足实验要求，调整步骤如下：（一）调整光源及各镜片和透镜的高度，使他们的中心线在同一条水平线上。
（二）正交平面偏正布置的调整：首先，卸下两块四分之一波片，旋转一个偏振片，使呈现暗场，表示它们的偏振轴互相正交。
然后， 开启白光光源，将一个标准试件放在加载架上，使试件平面与光路垂 直，并使其承受铅垂方向的径向压力。
同步旋转起偏镜和检偏镜，直 至圆盘模型上出现正交黑十字形。
这表明两个镜片的偏振轴不仅正 交，而且一个偏振轴是在水平位置，另一个是在垂直位置，这时俩镜 片的指示刻度分别是0和90度。
（三）双正交圆偏振布置的调整：在调整好的正交平面偏振布置 中，先装入一块四分之一波片，将它旋转，使检偏镜后看到的光场最 黑，这时表示四分之一波片的快、慢轴分别与起偏镜和检偏镜的偏振 轴相平行。
然后将四分之一波片向任意方向转动 45度角，再把第二 块四分之一波片装入，将它旋转，使光场再次最黑。
这时，两块四分 之一波片的轴是互相正交的，四块镜片构成所谓双正交圆偏振布置。
此时四分之一波片的指示刻度应为 45度。
2. 实验模型模型材料为聚碳酸脂，模型为开孔方片，如图5所示从光弹性实验的等差线图上，测得圆心处的条纹级数 N ，算出材' -出、图5实验模型四、实验步骤1.模型条纹值的测定1）径向受压圆盘测定f 原理几何尺寸如图6所示。
由弹性力学知，圆盘中心处的应力为式（5）2P1Dh1 26P 8P(5)Dh料条纹值为式（6）2）实验步骤及计算a ） 依次给模型加上不同的但相邻差值为 9.5N 的载荷，观察在 不同载荷下圆心处的条纹级数，记录数据。
（重复多次）b ） 求出△ N ,△ N=0.8125 级。
c ） 测量模型的直径 D 和厚度h 值，D=44mm,h=5mm 。
d ） 将式（6）改写为式（7），将数值带入式（7）后得f =0.667N/mm ?级。
2.获测量模型等差线图1） 将测量模型固定在实验仪器中，对测量模型加上280N 的载荷 2） 模型上出现等差线图，用相机拍下此图，如图7。
8P (6)DN图6圆盘几何尺寸五、实验计算1.在模型中间的横截面上，只受拉压应力和弯曲应力，所以中间横截面上的应力是两者之和。
拉压应力计算公式如式（8）所示，弯 曲应力计算公式如式（9）所示My ~TZ F N ~A晰看见， 不受力时中性层与实际中性层相距 4.06mm 。
在实际中性 层处= F Nm + n =0N/mm 2On=1 77N/mm 2，所以 m =-i.77 N/mm 2。
A4.通过mMybh 3计算弯矩， y =4.06mm, I Z ==1575.8mm ，所以 M =0.69N?m 。
I z12六、理论计算先根据理论公式计算方片中心截面的弯矩图7模型等差线图(8)2.根据等差线图，画出截面上部分点上的级数，最后根据这些点拟图9示意模型解：沿水平直径将方片切开。
由载荷的对称性质，可知截面上的剪力等于零，只有轴力F N和弯矩M。
利用平衡条件容易求出F N -，故2只有M。
为多余约束力，把它记为X i。
方片垂直方向与水平方向都是对称的，可以只研究方片的四分之一(如图9所示)。
由于对称截面A和B的转角皆等于零，这样，可以把A截面作为固定端，而把截面B的转角为零作为变形协调条件，并写成ii Xi IF0(10)式中IF是在基本静定系上只作用F N -P时，截面B的转角，11是令X i 1，且单独作用时，截面B的转角。
现在计算1F和11。
根据图乘法11单独作用F N下的弯矩图1彳12 L2II 1-11M x M (x)dx wMc1Fi EI EI21 1L2 PL2 12EI22=PL；4EI2M x M x dx WM c1W2M c2单位力偶矩下的弯矩图EI EI1 EI2(11)L1 L2EI1 EI2(12)最后得到X PL ；X i 34 L i -h ； L 2h l带入参数计算P 280N L 1 39.74mm L ； 33.71mmh 15.58mm h 2 20.52mm b=5mm最后得中间截面还受到压应力，所以中性层偏移一定距离, 理论方法计算出中性层的位置。
计算压应力F F PcA bh 1 2bh 1Myc 711所以中性层离中点的距离y 』4.43mm 。
M七、实验评价计算误差值：|y 实-y 理|m 4理 100% 8.35%y 理所以 式中 PL 2 X 1 1F11 4EI 2PL 2I 1 L 1 L2 EI 1 EI 24 L 1I 2 L 2 I 1.bh 3 1 12 ,I 2 bh ；72"M X i 0.6389 N m(13) (14) (15) 现在我们用 (16) (17) (18)|M实M理1(19)M理100% 7.99%求的误差在10%以内，实验结果满足要求。