موضوع مقاله: فوتو الاستیسیته | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فوتو الاستیسیته | مقدمه: این خاصیت تمام محیط‌های دی الکتریک است و اغلب برای تعیین تجربی توزیع تنش در یک ماده استفاده می‌شود. | ## بخش 1: فوتو الاستیسیته | آزمایش فوتوالاستیک، (همچنین فتوالاستیسیته نیز نامیده می‌شود) یک ابزار مهم برای تعیین نقاط تنش بحرانی در یک ماده میباشد و برای تعیین غلظت استرس در هندسه نامنظم استفاده می‌شود. تاریخچه پدیده فوتو الاستیک اولین بار توسط دیوید بروستر ، فیزیکدان اسکاتلندی کشف شد.D. کتاب آنها رساله ای در مورد خاصیت ارتجاعی، که در سال ۱۹۳۰ توسط کمبریج پرس منتشر شد، به یک متن استاندارد در این زمینه تبدیل شد. با پیشرفت و اصلاحات در این فناوری، آزمایش‌های فتولاستیک برای تعیین حالت‌های سه بعدی تنش گسترش یافت. به موازات تحولات تکنیک‌های تجربی، اولین توصیف پدیدارشناختی فوتو الاستیسیته در سال ۱۸۹۰ توسط فردریش پوکلز ارائه شد.Pockels, F. روش پولاریسکوپ دیجیتالی با تهیه تصویر سریع و پردازش داده‌ها، اجازه می‌دهد تا فوتو الاستیسیته در کاربردهای صنعتی مانند کنترل کیفیت فرایند تولید برای موادی مانند شیشهAjovalasit, A. فوتو الاستیسیتی می‌تواند برای بررسی وضعیت استرس موضعی در سنگ‌تراشی مورد استفاده قرار گیرد.Bigoni, D. فتوالاستیسیته با عکاسی سرعت بالا برای بررسی رفتار شکستگی در مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد.Shukla, A. شکاف دو ماده در بسیاری از سازه‌های مهندسی مانند سازه‌های جوش داده شده وجود دارد فرمول‌ها برای یک ماده دی الکتریک خطی، تغییر در تانسور گذردهی معکوس با توجه به تغییر شکل (شیب جابجایی )J. | ## بخش 2: فوتو الاستیسیته | به صورت زیر شرح داده می‌شود: جایی که تانسور فوتو الاستیستی مرتبه چهارم است، جابجایی خطی از تعادل است و نشانگر تمایز با توجه به مختصات دکارتی است. جایی که قسمت متقارن تانسور فوتوالاستیک (تانسور فشار فوتو الاستیک) است، و فشار خطی است. از هر دو تعریف، روشن است که تغییر شکل (تنش و کرنش) ممکن است موجب ایجاد ناهمسانگردی در مواد همسانگرد گردد. اگرچه تانسور فوتوالاستیک متقارن معمولاً با توجه به کرنش مکانیکی تعریف می‌شود، اما بیان کشش فوتوالاستیسیته از نظر تنش مکانیکی نیز امکان‌پذیر است. هنگامی که یک پرتو نور پلاریزه صفحه از یک ماده فوتوالاستیک عبور می کند، در امتداد دو جهت تنش اصلی جدا می شود و هر یک از این اجزا ضرایب شکست متفاوتی را تجربه می کنند. تنش وکرنش دلیل دوشکستی بودن کریستال‌ها خاصیت ناهمسانگردی کریستال‌ها می‌باشد و هر عاملی که نا همسانگردی را در یک کریستال القا کند موجب دوشکستی شدن کریستال خواهد شد. تنش و کرنش نیز از جمله اعمالی هستن که باعث القای نا همسانگردی در مواد الاستیک می‌گردد که این ناهمسانگردی می‌تواند به صورت گذرا وآنی باشد و این ویژگی موجب می‌شود تا تنش و کرنش وارد بر ماده را با استفاده از آزمایش‌هایی اپتیکی اندازه گرفت. قانون تنش اپتیکی در حالت استرس، می‌توان برای محیط سه محور اصلی استرس تعیین کرد که تغییرات ضریب شکست بر راستای این محورها اتفاق می افتد. رابطه ضریب شکست‌ها با محورهای اصلی استرس به این صورت تعریف می‌شود: ضریب شکست ماده در حالتی است که هیچ استرسی وارد نشده‌است و محیط در حالت همسانگرد است. | ## بخش 3: فوتو الاستیسیته | تغییرات ضریب شکست در هر یک از محورهای اصلی استرس محیط است و مقادیر ثابت هستند که به جنس ماده بستگی دارند. از تعریف‌های بالا می‌توانیم به این نتایج برسیم: فرمول‌های بالا اختلاف دو به دو ضریب شکست سه محور اصلی استرس را نشان می‌دهد. اگر نور با قطبش خطی را بر روی تیغه فوتوالاستیک دو محور تابیده شود به نحوی که جهت قطبش روی هر دو محور استرس کریستال مولفه داشته باشد در این حالت بین دو مولفه نوری تجزیه شده در محورهای استرس اختلاف راه به وجود می آید. قانون کرنش اپتیکی وقتی ماده فوتوالاستیسیته تحت بار دچار تغییر شکل میشود به آن استرین یا کرنش میگویند ضرایب کرنش ماده به صورت زیر تعریف میشود: که E مودول یانگ و V ضریب پواسون میباشد و برای قانون تنش اپتیکی داریم: روش های آنالیز برای اندازه گیری تنش و کرنش ماده از چیدمانی به اسم پولاریسکوپ استفاده میشود که شامل دو قطبشگر خطی میباشد و در پشت و جلو ماده فوتوالاستیک قرار میگیرد و در خروجی طرح روشن و تاریک به دلیل اختلاف راه ایجاد شده توسط استرس تشکیل میشود. بسته به اینکه جهت های قطبش دو قطبشگر نسبت به هم عمود باشند یا موازی طرح کانتور تاریک و روشن میتواند باهم جایگزین شود. فرانژ های ایزوکلینیک با تغییر زاویه α تغییر میکند و فرانژ ها ایزوکروماتیک با تغییر تغییر خواهند کرد. پلاریسکوپ دایروی: برای بررسی بهتر فرانژ های ایجاد شده میتوان به وسیله چیدمان پلاریسکوپ دایروی فرانژ های ایزوکلنیک رو حذف کنیم. این چیدمان شامل دو قطبشگر و دو تاخیر دهنده موج میباشد به نحوی که نور فرودی پس از عبور از قطبش گر خطی از تیغه تاخیر دهنده موج عبور میکند و قطبش دایروی به خود میگیرد سپس از نمونه فوتوالاستیک عبور کرده و قطبش های آن در جهت محور های اصلی استرس ماده تجزیه میشود و سپس از یک تیغه تاخیر دهنده موج عبور کرده و قطبش خطی به خود میگیرد و در نهایت با عبور از قطبشگر طرح فرانژ های ایزوز کروماتیک بر روی پرده حاصل میشود. | ## جمع‌بندی | حالت های قرار گرفتن قطبشگر ها و تیغه های تاخیر دهنده موج نسبت بهم میتواند به چهار صورت باشد و طرح فرانژ های حاصل بر اساس این حالت ها بوجود می آید.