利用液体超声驻波演示光弹效应的实验研究*
2021-11-23刘彧希
物理通报 2021年12期
刘彧希
(中国农业大学信息与电气工程学院 北京 100083)
杨晓彤
(中国农业大学水利与土木工程学院 北京 100083)
郭庆宇
(中国农业大学理学院 北京 100083)
张 頔
(中国农业大学信息与电气工程学院 北京 100083)
李春燕
(中国农业大学理学院 北京 100083)
1 引言
光弹效应在材料研究中具有重要意义,例如应用光弹效应测量半导体材料介电常数在应力方向上变化[1]和工件中的应力分布情况[2],以及光电子器件的具体制造,因此让学生在大学物理教学演示实验中了解光弹效应很有必要.
现有光弹效应实验演示方法主要为向材料直接施加机械应力,具体包括三角板变形和挂钩加机械应力,如王佩祥等设计的演示实验[3].现有演示实验中均需要人工施加机械应力,人工无法直接施加应力的光弹效应演示尚未发现;且现有演示实验利用固体材料演示光弹效应,介质单一.
超声波因其特性广泛应用于多个领域[4],超声波在介质中传播形成驻波时,会对介质产生规律性不均匀的应力分布,受应力产生的应变影响,介质的折射率也相应地作周期性变化[5],从而理论上可以产生光弹效应.本文利用超声驻波能量分布和光的偏振特性,设计实验验证了超声驻波影响下液体介质中的光弹效应.相比于传统演示方法,本实验操作简单,且现象明显,用宏观颜色变化反映抽象的折射率变化,让观察者直观地认识和理解光的偏振性质,是对传统教学的一种有益补充,提供了……
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