Фотоупругость

Фотоупру́гость

Фотоэластический эффект, пьезооптический эффект, возникновение оптической анизотропии (См. Анизотропия) в первоначально изотропных твёрдых телах (в т. ч. полимерах (См. Полимеры)) под действием механических напряжений. Открыта Т. И. Зеебеком (1813) и Д. Брюстером (1816). Ф. является следствием зависимости диэлектрической проницаемости (См. Диэлектрическая проницаемость) вещества от деформации и проявляется в виде двойного лучепреломления (См. Двойное лучепреломление) и Дихроизма, возникающих под действием механических нагрузок. При одноосном растяжении или сжатии изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптической осью, параллельной оси растяжения или сжатия (см. Кристаллооптика). При более сложных деформациях, например при двустороннем растяжении, образец становится оптически двухосным.

Ф. обусловлена деформацией электронных оболочек атомов и молекул и ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах – раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных растяжений или сжатий выполняется Брюстера закон. Δn = kP, где Δn – величина двойного лучепреломления (разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн), Р – напряжение, k – упругооптическая постоянная (постоянная Брюстера). Для стекол k = 10^-13–10^-12см²/дин, для пластмасс (целлулоид) k = 10^-12–10^-11 см²/дин.

Ф. используется при исследовании напряжений в механических конструкциях, расчёт которых слишком сложен. Исследование двойного лучепреломления под действием нагрузок в выполненной из прозрачного материала модели (обычно уменьшенной) изучаемой конструкции позволяет установить характер и распределение в ней напряжений (см. Поляризационно-оптический метод исследования). Ф. лежит в основе взаимодействия света и Ультразвука в твёрдых телах.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; Дитчберн Р., Физическая оптика, пер. с англ., М., 1965; Фрохт М. М., Фотоупругость, пер. с англ., т. 1–2, М. – Л., 1948–50; Физическая акустика, пер. с англ., т. 7, М., 1974, гл. 5; Александров А. Я., Ахметзянов М. Х., Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела, М., 1973.

Э. М. Эпштейн.