Файл: Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

~ Т 5 Ч ~

Качественно можно судить о порядке интерференции в белом све­ те по цвету полос. При увеличении раньше всего будет дос­ тигнут минимум для фиолетового цвета. Он погаснет, окраска получит­ ся дополнительная-нелтая. Затем последовательно будут гаснуть цве­ та в порядке спектра от фиолетового к красному. Наблюдаемые цвета'

будут такие: желтый, темнокрасный, темноголубой й темнозеленый. В

следующем порядке последовательность цветов будет несколько иная,

так как появятся минимумы еще для других цветов. Напшмер, втоюое

Хо

=3900А) соответствует первому по­ гасанию темнокрасного цвета ( А. =7700А). Второе погасание красно­ го (Д.=6500А) совпадает с третьим погасанием синего ( А. =4330А).

Поэтому во втором порядке первый цвет будет не делтый, а яргсорозо— зый. В больших порядках наложение минимумов разных длин волн друг на друга приведет к исчезновению окраски.

Фотоупругость в кристаллах-значительно более сложное явление,

чем в аморфной среде вроде стекла, бакелита, целлулоида. Цы не будем на этом останавливаться. Укажем только на один интересный принцип : кристалл, находящийся под действием внешних сил, будея’ обладать только теми элементами симметрии, которые являются общи­ ми для ненагруяенного кристалла и для тензора напряжений. Напри­ мер, если к кубическому кристаллу приложить напряжение, параллельное оси 3-го порядка, то этаось будет единственным элементом симметрии,

общим для кристалла и тензора напряжений. Кристалл будет вести себя как одноосный с оптической осью, совпадающей с осью 3-го по­ рядка. При приложении одноосного напряжения параллельно оси 3-го,

д-го или 6-го порядка кристалл будет оптически одноосным с опти­ ческой осью, параллельной напряжению. Если же приложить напряже­ ние в произвольном направлении, то кристалл будел^вести себя как двуосннй.

іотоупругость нашла очень важные практические применения,

а. именно, на ней основан оптический метод изучения напряжений.

На практике встречается много случаев напряженного состояния, не­

доступных расчету, особенно в случае всякого рода отверстий, вык­ ружек, надрезов и т.п . Оптический метод годится для измерения так­

же внутренних напряжений, возникших, например, в стеклах в резуль­ тате закалки или недостаточно медленного охлаждения. Эти напряже­ ния являются большой помехой в ответственных оптических деталях.

Поэтому необходима проверка после отжига на наличие внутренних нап­ ряжений. Эту проверку нетрудно осуществить при помощи скрещенных

поляроидов. Так как поляроиды можно делать достаточно большими, то имеется возможность проверять большие линзы, например, для астроно мических труб.

Не мешало бы такой простой и очень быстрый контроль установит

и для бытовых стеклянных изделий, так как под действием внутренних напряжений может происходить самопроизвольное разрушение изделия.

Еще более важное значение имеет изучение распределения напря

нений в различного рода деталях машин и механизмов под действием

приложенных внешних нагрузок.

Так как эти детали непрозрачны, то приходится делать проз­ рачные нодели их, и пользоваться законами подобия. Материалом для моделей служат стекло, бакелит, целлулоид. Наилучшим из них являет

ся бакелит. Модель должна быть подобна натуре.

Доказано, что распределение напряжений в упругой области в случае плоского напряженного состояния не зависит от физических постоянных материала. Нагрузка модели и натуры должны быть пропор­ циональны. Распределение внешних нагрузок, их величины, точек приложения должны быть строго подобны.

Надо иметь в виду, что в некоторых сложных случаях напряжен­ ного состояния закон подобия не соблюдается.



 

 

 

 

 

-

156

-

 

 

 

 

 

Напряжение

(э"”*

в детали

может быть вычислено по напряжению,

определенному в

соответственной

точке

модели

,

зная

пркложен-

ные к детали

и,

соответственно,

к коделиоилы fP

и

%

толщины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' jU

 

d и d M,

и ширины

І

и t-ju,

,

по формуле

 

 

 

.

.

сг=бі4 *

Р-

9

/ ~

'

 

 

 

 

Керра.

d

т.

 

 

 

 

§ 29.

Явление

 

 

 

 

 

 

 

 

Искусственную

анизотропию в изотропных телах,

в том

числе в

жидкостях и газах,}можно создать воздействием электрического поля.

Под действием поля

изотропная среда ведёт себя как одноосныя

кристалл

с оптической

осью, направленной параллельно напряженности

поля.

 

 

Поместив

конденсатор

с рассматриваемым веществом, например,

кюветку

с нитробензолом, между николями 9 Л , причем так,

чтобы пучек параллельных лучей падал перпендикулярно напряженности поля, можно наблюдать все явления интерференции, которые описаны в

Наиболее ярко явление наблюдается, когда плоскости главных сечений николей составляют углы 45^ с направлением напряженности.электри­ ческого поля В .Компенсатор б . служит для компенсации разнос­ ти ^хода (если -вэтоц есть необходимость) между обыкновенным и не-


обыкновенным лучам*,

возникшей в веществе под действием поля Е .

 

В наиболее чистом виде явление Керра наблюдается в жидкое-'

тяк

и газах,

так

как

в

твердых тела'х двойное

лучепреломление мо­

жет

наступить

в

электрическом

поле благодаря

электрострикции.

 

 

 

I

 

 

 

 

 

Разность показателей преломления пропорциональна квадрату

напряженности

электрического

поля:

 

 

 

/ і , - / г .

=

к.ГЛ

 

Тогда разность хода

О

отразится так ;

 

=d(ne-nc)= cd£l.

Выразим разность-хода в длинах волн

 

 

" л "

 

о

обозначим

с /

х

через

о

- постоянную Керра.

Разность

хода,

 

выраженная в

длинах волн, будет равна

Или

 

 

І

=

ВЕЧ.

 

 

 

 

 

.

S = XdßEf

(84)

 

Разность хода не зависит от

направления поля.

 

В большинстве случаев

t i g

>

П, 0

, т .е . жидкость ведет себя как

одноосный положительный кристалл;

значит, & ^ 0 .

но встречают­

ся жидкости, для

которых

Ö £ 0

,

т .с . аналогичные

отрицатель­

ным кристаллам.

 

 

 

 

 

 

 

Постоянную Керра можно определить,

 

воспользовавшись

формулой

(84),

если

измерить разность

иода

 

(Г с помощью компенсатора

а

-

 

.

-

;л.

 

 

 

Постоянные

Керра,

по

большей части,

малы.

 

Из всех жидкостей выделяется

своим

большим значением постоянной

Керра

нитробензол. В таблице

5 приведены в C y s E единицах

зна­

чения

Ь для некоторых веществ.

Константа Е> зависит от

 


 

 

-

158 -

 

 

длины волны. Данные в. та<к5

относятся к іелтой линии натрія.

 

 

 

 

Таблица

5

 

Вещество

 

& ІО7

. 1

 

с л

1

 

Бензол

*

0,60

 

 

Сероуглерод

 

.с ь

3,21

• І.

!

Хлороформ і

 

сиСіу

-3,46

. j. і

і

В 0 д а

 

MtD

%,7 ^

-1

j

Хлорбензол

 

с.и,а

10,0

t

1 Нитротулол

 

СЛгЩ 123

1

! ’ Нитробензол

-

С .Ш

220

i

Стекла .

 

0,14-0,029 ;

 

 

г

Газы при 760 им

ß -io 10 .

i т°с

 

 

Сероуглерод

 

3,59

;5 б ,7

 

I

Этиловый эфир

-0,66

162,7

 

I

Этиловыя спирт

< 4 0 ,0 6 .

'.102,0

 

1

Зетшгсшнй.спирт •

< іР ,07

: =96,8

 

;

Ацетон

 

 

5,Э8

63,1

1

Кая видно из таблица 5, у газов постоянная Карра на три-четнре

 

порядка меяьѵ.іе-, чем =в

гидКостяк'. Кроне

того, для

низе она сильно,

 

зависят от температуры. Для всех веществ ойа падает при повыше­

 

нии температуры» что указывав* на большую ролЬ в

явлении Керра .

дипольной ориентации

под дейстбйём электрического

поля.

■ •

Обратимей к теорий явления Керра,

Сам Керр (1875.г . ) ввел

 

для объяснения ориентирующее дёйствнб электрического поля. Дар-«

 

мер (1897 г . ) ,

затем Лаялевен (І905-І9Г0) математически разрабо­

тали теорию Кэрра для

случая индукционной подяризадай.