光弾性
光弾性体とは、外力を加えると、歪の大きさと向きに応じて、複屈折の大きさと向きが変化する物質である。そのため、外力を加えた光弾性体に直線偏光を当てて偏光器で観察すると、歪の大小によって複屈折した偏光に位相差が生じ、干渉縞となって現れる。
厚さ t {\displaystyle t} の光弾性体にさまざまな方向から外力が加えられ、その力が主応力 σ 11 {\displaystyle \sigma _{11}} と σ 22 {\displaystyle \sigma _{22}} で表せるとする。その時、分かれた2つの偏光の位相差 R {\displaystyle R} は、次の式で表すことができる。
R = C t ( σ 11 − σ 22 ) {\displaystyle R=Ct(\sigma _{11}-\sigma _{22})\ }
この定数 C {\displaystyle C} を光弾性定数という。このように理論化したのはフレネルであった。通過後の偏光の度合いを偏光器で測定することにより、光弾性体に加わった応力の分布が分かる。
複屈折の性質を示す物質はいくつかあるが、光弾性の測定に使えるのは、複屈折の程度が応力で大きく変化するものに限られる。そのため、光弾性の研究には、それが発現しやすい材料を探すことがまず重要となる。
同じく重要なのが、模型の設計である。光弾性による応力測定の実験は、光弾性体でしか行えないため、必ず模型を作って測定することになる。その際、作った模型と実際の構造物との応力分布が同じになるよう考慮しなければ、実験する意味が無くなってしまう。