Фотоупругий эффект

Фотоупругий эффект состоит в том, что в веществе механическое напряжение и оптический показатель преломления связаны друг с другом. Этот эффект имеет место для всех состояний вещества и традиционно записывается в виде [c.343]

Рассмотрим теперь распространение плоской монохроматической световой волны в среде, в которой возбуждена звуковая волна и показатель преломления является периодически промодулированным. Как было показано в разд. 9.1 на конкретных примерах, звуковая волна вызывает изменение показателя преломления среды. При этом среда становится периодической с периодом, равным длине звуковой волны. Это периодическое возмущение изменяется как в пространстве, так и во времени. Если звук представляет собой бегущую волну, то периодическое возмущение перемещается со скоростью звука (ее типичное значение порядка нескольких тысяч метров в секунду). Поскольку скорость звука на пять порядков меньше скорости света (с = 3 - 10 м/с), периодическое возмущение, вызванное звуковой волной, можно считать стационарным. Задача при этом сводится к задаче о распространении электромагнитного излучения в периодической среде, рассмотренной нами в гл. 6. Для иллюстрации акустооптического взаимодействия рассмотрим в качестве примера распространение светового пучка в воде. Благодаря фотоупругому эффекту звуковая волна приводит к изменению показателя преломления. Пусть ось г совпадает с направлением распространения звуковой волны, а плоскость yz параллельна плоскости падения. Если световой пучок линейно поляризован в направлении х (ТЕ-мода), то, как мы показали в разд. 9.1.1 на конкретном примере, показатель преломления для этой моды записывается в виде [c.354]

Фотоупругие эффекты. Если объем dV не является свободным, величину dak/dT нельзя представить в столь простом виде, как это сделано в выражении (1.6). Теперь она определяется также и термомеханическими напряжениями и деформациями. При сжатии или растяжении вещества изменяются расстояния между частицами и действующие между ними силы, причем эти изменения будут различны в направлении действующей механической силы и перпендикулярном к нему. В связи с этим для излучения, поляризованного в различных по отношению к компонентам действующих напряжений направлениях, изменение показателя преломления будет различным. Этот эффект, т. е. появление оптической анизотропии, связанной с механическими напряжениями, называется фотоупругостью. [c.32]

Здесь сИ — длина элементарного объема вдоль оси г а По — показатель преломления при первоначальной температуре. Первый член в квадратных скобках учитывает удлинение элементарного объема в направлении распространения излучения — компонента де-((юрмации). Второй член Ап=Ап — прираш,ение показателя преломления, связанное как с температурными факторами Ап , так и с фотоупругими эффектами Апа. [c.129]

Фотоупругий эффект — не единственный эффект, связанный с термоупругими напряжениями. Другой эффект — тепловое расширение образца и, как следствие, искривление его торцевых поверхностей, что, естественно, также влияет на расходимость генерируемого излучения. Эффекты, обусловленные термоупругими напряжениями, в сочетании с чисто температурным изменением показателя преломления определяют в своей совокупности так называемые термические искажения резонатора. [c.233]

Фотоупругий эффект и изменение длины световода [c.222]

ЭМИ световое излучение ЭМИ световое излучение Фотоупругий эффект 113 [c.187]

Модели, используемые в обычных фотоупругих испытаниях, нагружаются при обычной комнатной температуре, являются упругими и для них картина интерференционных полос исчезает вместе со снятием нагрузки. Поскольку свет должен пройти сквозь всю толщину модели, интерпретация картины интерференционных полос возможна только в том случае, когда модель находится в плоском напряженном состоянии —компоненты напряжения при этом распределяются по толщине пластинки почти равномерно. Когда это не имеет места, как, например, при трехмерном распределении напряжений, оптический эффект определяется интегралом, содержащим напряжения во всех точках, расположенных вдоль луча ). [c.174]

Для поляризац. модуляции света обычно используются эффекты наведённой оптич. анизотропии Керра эффект, Поккельса эффект, Фарадея эффект, фотоупругость) в условиях модуляции внеш, возмущения (электрич. ноля, магн. поля, деформации), приложенного к оптич. среде. Возникающая при этом модуляция фазовых соотношений между поляризац. компонентами [c.60]

Акустооптика изучает взаимодействие оптических волн с акустическими в различных веществах. Возможность такого взаимодействия впервые предсказал Бриллюэн в 1922 г., а затем ее экспериментально проверили в 1932 г. Дебай и Сиарс в США и Люка и Бигар во Франции. При взаимодействии света со звуковыми волнами наиболее интересное явление представляет собой дифракция света на акустических возмущениях среды. При распространении звука в среде возникает соответствующее поле напряжений. Эти напряжения приводят к изменению показателя преломления. Такое явление называется фотоупругим эффектом. Поле напряжений для плоской акустической волны является периодической функцией координат. Поскольку показатель преломления среды претерпевает периодическое возмущение, возникает явление брэгговской связи, как показано в гл. 6. Акустооптическое взаимодействие является удобным способом анализа звуковых полей в твердых телах и управления лазерным излучением. Модуляция света при акустооптическом взаимодействии находит многочисленные применения, в том числе в модуляторах света, дефлекторах, устройствах обработки сигналов, перестраиваемых фильтрах и анализаторах спектра. Некоторые из этих устройств мы рассмотрим в следующей главе. [c.343]

Харрис с сотр. [14, 15] предложили спектральный фильтр с электронной настройкой на основе коллинеарного акустооптического взаимодействия в оптически анизотропных средах и продемонстрировали его работу. В разд. 9.5.2 мы кратко рассмотрели одну из конфигураций взаимодействия с участием сдвиговой волны. В другом эксперименте, выполненном этими авторами, оптические волны и продольная акустическая волна распространялись вдоль оси X кристалла LiNbOj. На рис. 10.12, а показано схематически устройство этого фильтра. Падающий пучок может быть поляризован либо вдоль оси у, либо вдоль оси Z. Благодаря фотоупругому эффекту с постоянной /7,4 (= (см. задачу 10.4) возникает брэгговская дифракция в ортогональную поляризацию. Перестройка по спектру от длины волны 7000 до 5500 А была получена изменением акустической частоты от 750 до 1050 МГц (см. рис. 10.12, б). Для кристалла LiNbOj длиной 1,8 см с указанной на рис. 10.12, а ориентацией двулучепреломление равно Ап = 0,09. Из (10.3.9) следует, что ширина полосы пропускания АХ,/2 на длине волны X = 6250 А составляет около 2 А. Необходимо заметить, что в спектре пропускания не присутствуют вторичные полосы или полосы высших порядков, поскольку акустическая волна является синусоидальной. Интенсивность звука 1 , необходимая для 100%-ного преобразования мощности (т. е. для того, чтобы ,2 - = 7г/2), так же, как и в (10.1.9), определяется выражением (см. задачу 10.4) [c.423]

Амплитудная анизотропия может быть вызвана тем, что, во-первых, ряд активных сред по-разному усиливает свет с различным состоянием поляризации (дихроизм усиления) этому отвечают различные значения поперечного сечения вынужденного перехода а для таких поляризаций. Примером такой среды является рубин, а среди неодимсодержащих сред — ортоалюминат иттрия данные о величине а различных переходов и поляризаций для этого материала приведены в работе [58]. Заметим, что в изотропных активных средах (стекло, АИГ Nd) дихроизм отсутствует не только в. свободном состоянии, но и при наличии механических напряжений, когда фотоупругие эффекты проявляются в полной мере. Во-вторых, резонатор лазера может содержать элементы, обладающие различным поглощением для ортогональных поляризаций света (дихроизм поглощения), либо выводящие свет с одной из поляризаций (полностью или частич- [c.86]

В прозрачном материале волна, и в частности стоячая волна, создает в нем фааовую дифракционную решетку. Причиной образования решетки является фотоупругий эффект, в результате которого поле переменного напряжения ультразвуковой волны вызывает соответствующие изменения показателя преломления среды. При активной синхронизации мод применяются модуляторы со стоячей волной. В этом случае возникающая в среде решетка периодически меняется во времени. Пространственный [c.144]

Во-вторых, становится велик вклад термоупругой компоненты изменений показателя преломления в термооптические искажения ( )ронта волны, прошедшей через неоднородно нагретый активный элемент. Рассмотрению фотоупругих эффектов посвящен следующий параграф. [c.123]

Измерение температурных полей в твердых телах в общих чертах аналогично описанной вьппе схеме, однако в ряде случаев дополнительно необходимо учитывать фотоупругие эффекты (двулучепреломление, оптическая анизотропия), возникающие в жестко закрепленных стержнях. Однако и в этом случае теневые и интерференционные методы являются единственным средством измерения и анализа динамики разо1рева этих и подобных им объектов. [c.94]

Эта запись отражает тот факт, что полное изменение показателя преломления в некоторой точке среды складывается из чисто температурного изменения Апт = дп1дТ)оАТ и изменения Апо, обусловленного возникновением в неравномерно прогретой среде термоупругих напряжений. Точ-гее говоря, изменение показателя преломления Апа обусловлено фотоупругим эффектом (называемым также пьезооптическим эффектом), проявляющимся при возникновении в среде термоупругих напряжений. Коэффициент дп дТ)о есть температурный коэффициент показателя [c.232]

Существенно, что термоупругие напряжения приводят не просто к появлению дополнительного вклада в величину изменения показателя преломления. Через фотоупругий эффект этн напряжения воздействуют на оптическую индикатрису образца ). Если в исходном состоянии образец оптически изотропен (жидкость, стекло, кристалл кубической симметрии), то под воздействием термоупругих напряжений он приобретает свойства одноосного кристалла, обладающего двулучепреломлением его оптическая индикатриса превращается из сферы в эллипсоид вращения. Кристалл иттрий-алю-миниевого граната имеет кубическую симметрию в результате поглощения излучения накачки в нем возникает термически инициированное двулучепреломление, приводящее, в частности, к деполяризации излучения лазера на иттрий-алюминиевом гранате. В случаях, когда образец в исходном состоянии является одноосным или двуосным кристаллом, изменения оптической индикатрисы могут иметь довольно сложный характер поворачиваются главные оси оптической индикатрисы, изменяются значения главных показателей преломления, одноосный кристалл приобретает свойства двуосного кристалла. [c.233]

Акустооптическая модуляция добротности. В основе действия акустооптического затвора лежит явление дифракции света на ультразвуковой волне. Предположим, что в некоторой среде (твердой или жидкой) распространяется плоская ультразвуковая юлна, возбуждаемая пьезопреобразователем при этом в среде возникают механические напряжения, связанные с локальными сжатиями и разрежениями. Через фотоупругий эффект эти напряжения воздействуют на показатель преломления среды. В результате в среде образуются различающиеся показателем преломления периодические слои (пространственный период равен длине звуковой волны Л), перемещающиеся по среде со скоростью звука. При прохождении световой волны через такую среду будет иметь место дифракция на пространственной периодической структуре, связанной с периодически изменяющимся показателем преломления. [c.330]

Упругооптический эффект, или эффект фотоупругости, состоит в изменении показателя преломления вещества в результате влияния внешних статических или переменных механических напряжений. [c.873]

В общем случае, когда плоскости главных напряжений в модели не параллельны направлению просвечивания, закон фотоупругости выражается через так называемые квазиглавные напряжения. Эти напряжения представляют собой максимальное и минимальное значение нормальных напряжений, действующих на параллельных направлению просвечивания плоскостях они могут меняться по толщине образца, однако оптический эффект зависит только от пх средних значений. [c.498]

И ЭТО может обусловить увеличение поверхностной энергии [13]. Точные измерения действительной величины поверхности отсутствуют, так что вклад данного эффекта количественно не оценивал ся. Вряд ли, однако, он может быть определяющим в отношении вязкости разрушения. В металлах поле напряжений перед трещи-. ной приводит к локальному пластическому течению. Форма этой-так называемой пластической зоны изображена на рис. 14, а. В ор--тотропном материале, главная ось которого перпендикулярна тре- щине (например, в ориентированных волокнистых композитах), зона пластической деформации, соответствующая этому полю напряжений, более сжата, как показано на рис. 14,6. Олстер [30]i проверил это экспериментально, нанеся на композит бор алюми-ний до приложения нагрузки фотоупругое покрытие. Оказалось, что в этом композите волокна ведут себя вплоть до разрушения упруго, а матрица— упругопластически. Следовательно, матрица, [c.283]

Р. Д. Кейз. Изучалось ли влияние краевых эффектов на плоское напряженное состояние в образце на двухосное растяжение с использованием явления фотоупругости [c.69]

В предыдущей главе отмечалось, что кристаллическая среда проявляет постоянную оптическую анизотропию в виде двойного -лучепреломления. В 1816 г. Брюстером было установлено, что некоторые изотропные материалы, когда в них возникают напряжения или деформации, становятся оптически анизотропными, как кристаллы. Все рассматривавшиеся нами явления, связанные с прохождением света через двоякопреломляющие пластины, свойственны естественным и искусственным кристаллам с постоянным двойным лучепреломлением, а также и изотропным аморфным материалам с временным двойным лучепреломлением. Почти все прозрачные материалы становятся под действием нагрузки двояко-преломляюгцими. В зависимости от материала величина двойного лучепреломления определяется напряжениями или деформациями или же теми и другими одновременно. Однако в линейно упругих материалах, в которых напряжения и деформации связаны линейной зависимостью, оптические эффекты можно в равной мере относить и к напряжениям, и к деформациям. Это свойство временного двойного лучепреломления при действии нагрузки называют фотоупругостью. [c.61]

Это основной закон фотоупругости (закон Вертгейма), выражающий количественную связь мел ду оптическим эффектом и разностью главных напряжений. Коэффициент С зависит от физических boii tb материала и длины волны применяемого света, имеет размерность, обратную напряжению, и выражается или в брюстерах (1 брю-стер = M IduH,), или в единицах 10 см 1кГ. [c.21]

При неоднородном освещении среды может возникнуть неоднородное поле упругих напряжений, вызывающее изменение п. Упругие напряжения могут быть обусловлены воздействием электрич. поля (см. Пьеяо-электрики) или — при высоких интенсивностях свита — непосредственно деформацией среды под действием света (см. Пъезооптический эффект, Фотоупругость). [c.624]

Лит. Хачатурян А. Г., Теория фазовых превращений и структура твердых растворов, М., 1974 Чуистов К. В., Старение металлических сплавов. К., 1985. В. А. Финкелъ. МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА — устройства для управления параметрами световых потоков (амплитудой, частотой, фазой, поляризацией). Простейшие амплитудные М. с.— механич. прерыватели светового луча, в качестве к-рых используют вращающиеся и колеблющиеся заслонки, призмы, зеркала, а также вращающиеся растры. Однако быстродействие и надёжность таких М. с. невелики. Наиб, широкое практич. применение получили М. с. на основе физ. эффектов, при к-рых внеш. поля меняют оптич. характеристики среды, таких, как влектрооптические Поккельса эффект и Керра аффект, магнитооптический Фарадея эффект, фотоупругость и сдвиг края полосы поглощения Келдыша — Франца эффект). [c.179]

Наведённая О. а. может возникать в оптически изотропных средах под внеш. воздействием, меняющим локальную сил1метрию. Такими воздействиями могут быть механич., алектрич., магн. поля, мощные потоки излучения см. Фотоупругость, Керра эффект, Фарадея эффект, Коттона —Мутона эффект. Нелинейная оптическая активность). [c.428]

ФОТОУПР УГОСТЬ пьезооптический эффект, упругооптический эффект)—изменение показателя преломления (или ориентации Френеля эллипсоида) кристалла под действием механич. напряжения. Ф. описывается тензором 4-го ранга и в общем случае характеризуется 36 компонентами. Ф. наблюдается не только в кристаллах, но и в изотропных телах. Фотоупругие материалы (стёкла, полимеры, кристаллы) используются при моделировании распределения механич. напряжений в деталях сложной формы, а также для модуляции частоты излучения лазера с помощью различных акустооптич. устройств. Эффективными фотоупругими материалами являются халькогенидные стёкла и кристаллы а-НЮз, РЬМоО, ЪОг- Ф. возникает за счёт внутр. деформации среды. [c.363]

ЭЛЕКТРОСТРЙКЦИЯ—деформация диэлектрика, пропорциональная квадрату приложенного электрич. поля (или поляризации). Электрострикционная деформация не меняет знак при изменении направления поля на противоположное. При наличии обратного пьезоэлектрич. эффекта (линейной связи деформации и поля см. Пьеюэлек-трики) Э. выступает в качестве малой нелинейной добавки к нему. В отличие от пьезоэлектрич. эффекта, у Э. нет обратного эффекта, но есть термодина.мически сопряжённый эффект — изменение диэлектрической проницаемости пол действием механич. напряжения (аналог фотоупруго-сти), Коэф. Э. является тензором 4-го ранга, несимметричным по перестановке 1-й и 2-й пар индексов и симметричным по перестановке индексов внутри 1-й и 2-й пар. Тензор Э. характеризуется в общем случае (триклинная симметрия) 36 компонентами. Э. может иметь место в центросимметричных кристаллах и в изотропной среде. В сегнето-электриках с центросимметричной исходной (неполярной) фазой эффект Э. велик в области фазового перехода, а в сегнетоэлектрич. фазе пьезоэлектрич. эффект можно [c.594]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...