Порядок выполнения работы
Включить трансформатор 7 и блок питания 4 соленоида в сеть 220 В.
Перед началом измерений необходимо определить нулевое показание поляриметра 0, следуя указаниям работы 308 на с.
Включить тумблер «Сеть» блока питания 4 соленоида.
Измерить угол поворота плоскости поляризации при различных значениях силы тока I соленоида, приведенных в табл. 4. Процедура измерения угла поворота подробно описана в работе 308, с. Она сводится к выравниванию освещенности поля зрения в зрительной трубе 8 (рис. 23). Измерения при относительно больших токах (2,5 и 3 А) следует произвести быстро, чтобы избежать перегрева соленоида.
По окончании измерений довести показание амперметра 5 с помощью рукоятки 6 до нулевого значения. Выключить тумблеры.
Для заданных величин силы тока I определить соответствующие значения напряженности H магнитного поля с помощью градуировочного графика, закрепленного на рабочем столе. Данные измерений занести в табл. 4.
Таблица 4
I, A |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
H, A/м |
|
|
|
|
|
|
|
, град |
|
|
|
|
|
|
|
Построить график (H) зависимости угла поворота плоскости поляризации от напряженности магнитного поля H.
С помощью графика определить постоянную Верде V (см. формулу (9)). Длина трубки с раствором l = 0,40 м.
Контрольные вопросы
Дать определение естественного и поляризованного света. 2. Способы получения поляризованного света.
Эффект Фарадея.
Физический смысл постоянной Верде.
Принцип действия поляриметра.
Объяснить полученные результаты.
Лабораторная работа 309
Изучение внутренних напряжений в твердых телах оптическим методом
Цель работы – изучить возникновение внутренних напряжений в деформированных аморфных телах методом интерференции поляризованных лучей.
О
бнаружено,
что оптически изотропное тело под
влиянием механической деформации
становится оптически анизотропным.
Например, при одностороннем сжатии или
растяжении стеклянной пластинки она
приобретает свойства одноосного
кристалла, оптическая ось которого
совпадает с направлением СС’
сжатия или растяжения (рис. 24).
Поместив деформированную стеклянную пластинку В между поляризатором и анализатором вместо кристаллической пластинки К (рис. 11), можно наблюдать интерференционную картину, аналогичную рассмотренной в разделе 3. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси, пропорциональна при этом нормальному напряжению Т3:
,
где с - коэффициент, зависящий от свойств среды (константа фотоупругости). Согласно формуле (8), оптическая разность хода этих лучей для пластины толщиной d будет равна
. (11)
(Предполагается, что при сжатии изменение толщины пластины несущественно.)
По виду изохромат интерференционной картины можно судить о распределении внутренних напряжений в образце. Каждая изохромата проходит через точки, в которых величины оптической разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей, а следовательно, и напряжений Т одинаковы. Таким образом, изохроматам с одинаковой окраской соответствуют одинаково деформированные области образца.
Явление интерференции поляризованного света в прозрачных деформированных материалах используется для обнаружения остаточных внутренних напряжений, которые могут возникнуть, например, вследствие нарушения технологии изготовления изделий. Данное явление используют также для изучения внутренних напряжений и в непрозрачных деталях (частях машин, сооружений). При этом интерференцию осуществляют на моделях исследуемых деталей, которые изготовляют из целлулоида или другого прозрачного материала. Модель подвергается действию нагрузок, подобных тем, которые испытывает сама деталь. Такой метод изучения деформаций на прозрачных моделях образцов, называемый «методом фотоупругости», получил широкой распространение. Он позволяет непосредственно увидеть распределение деформаций в образце.