安瓿瓶偏光應(yīng)力儀的核心工作原理基于應(yīng)力雙折射效應(yīng)和偏振光干涉。
一、應(yīng)力雙折射現(xiàn)象：
玻璃本身是各向同性的材料，在理想狀態(tài)下(無應(yīng)力)不會使光的偏振狀態(tài)發(fā)生改變。
然而，當玻璃在成型(如拉管、制瓶)或冷卻過程中受到不均勻的力(內(nèi)應(yīng)力或外應(yīng)力)時，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生微小的、局部的變形或密度變化。
這種變形使得玻璃在這些受力的局部區(qū)域變成了類似“各向異性晶體”的性質(zhì)。當光線穿過這些受力區(qū)域時，會被分解成振動方向相互垂直、傳播速度不同的兩束偏振光(尋常光o光和非常光e光)，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力雙折射或光彈效應(yīng)。
關(guān)鍵點：穿過玻璃的光束(尋常光與非常光)之間會產(chǎn)生一個相位延遲差(通常用納米 nm 表示)，這個延遲差的大小與玻璃內(nèi)部該點的主應(yīng)力差(σ? - σ?)成正比，也與玻璃在該波長下的應(yīng)力光學常數(shù)成正比。
二、偏振干涉檢測：
儀器內(nèi)部裝有特殊光源(通常是單色光或白光，帶干涉濾光片)和兩片偏振片。
第一片偏振片 (起偏器)： 位于光源之后。它的作用是將普通光變成線偏振光(所有光波都在同一個平面上振動)。
樣品放置區(qū)： 線偏振光穿過被測的安瓿瓶。如果安瓿瓶存在應(yīng)力，由于應(yīng)力雙折射效應(yīng)，這束線偏振光會被分解成兩束具有相位差的、振動方向垂直的線偏振光(尋常光和非常光)。
第二片偏振片 (檢偏器)： 位于樣品之后，通常與起偏器的偏振軸成90度(正交)。它的作用是只允許特定振動方向的光通過。
干涉與顯色：
當承載著應(yīng)力信息(即具有相位差)的兩束偏振光到達檢偏器時，它們各自的振動分量中，只有與檢偏器透光軸方向一致的部分才能通過。
這兩個分量(原本是振動方向垂直的)在檢偏器后變成了同一振動方向的光。由于它們來自同一光源并穿過同一個點，且存在相位差，因此會發(fā)生相干干涉。
這種干涉的結(jié)果表現(xiàn)為：
單色光下： 在安瓿瓶的應(yīng)力區(qū)域會看到明暗相間的干涉條紋圖案。條紋的密度和分布直接反映了應(yīng)力的大小和梯度。條紋越密集，表示應(yīng)力梯度越大；條紋越稀疏，應(yīng)力梯度越小。
白光下(帶濾光片)： 干涉的結(jié)果是產(chǎn)生彩色圖案(等色線)。不同的顏色對應(yīng)著不同的相位延遲差(即不同的應(yīng)力大小)。特定的顏色(如紫色、藍色)通常代表低應(yīng)力區(qū)域，而黃色、橙色、紅色則代表高應(yīng)力區(qū)域。廠家通常會提供標準比色圖卡，將觀測到的顏色與對應(yīng)的應(yīng)力值(單位：nm)關(guān)聯(lián)起來。
核心要點： 儀器通過偏振光照射安瓿瓶，利用玻璃內(nèi)部應(yīng)力導致的雙折射現(xiàn)象改變光的偏振狀態(tài)，再通過正交的檢偏器使攜帶應(yīng)力信息的光束發(fā)生干涉，最終將肉眼不可見的應(yīng)力轉(zhuǎn)化為可見的條紋或彩色圖案，從而實現(xiàn)對玻璃內(nèi)部殘余應(yīng)力分布的定性和定量評估。
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