偏振光法研究晶体的静态应力
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摘 要：一般晶体中，都不同程度的存在着残余应力，通常称为静态内应力。若光学介质中存在这些内应力会对实验造成一定影响，因此对晶体进行应力测量具有重要意义。本文用退偏度来描述静态内应力产生的双折射效应对偏振光束的影响，即用消光比参数来衡量静态内应力。
关键词：偏振光；消光比；静态应力
Abstract：Crystal， are usually exist different degrees of residual stress， often referred to as static internal stress. If the optical medium exists in the internal stress will cause certain influence to the experiment， so the crystal stress measurement is of great significance. In this paper， degree of depolarization is used to describe the static stress of the birefringence effect of polarized beams， ie.use the extinction ratio parameter to measure the static stress
Key words：Polarized light Extinction ratio Static stress
一、引言
一般晶体中，都不同程度的存在着残余应力，对于等轴晶系的晶体这些内应力会引起双折射，光学介质中存在这些内应力会对实验造成一定影响，因此对玻璃进行应力测量具有重要意义。而消光比就是一个重要特性参数，它反映了晶体内部应力双折射的大小。目前采用偏光分析法来测量，也就是用退偏度来表征。消光比测量直接影响晶体的研制、生产和应用。
二、实验原理
让一束氦氖激光束垂直入射起偏器，当起偏器、检偏器的偏振轴正交时，放入样品并绕光轴旋转，使探测器输出的信号最大，此时停止转动样品，记光强信号为[I]（光强由光电检流计读出）；将检偏器转动[π2]，使起偏器、检偏器的偏振轴平行，此时光强信号为I//。则退偏度=[I]/I//，消光比定义为
[dβ=10lgI//行行I垂直直]
三、实验装置
1.实验装置图示
测量晶体消光比的测量装置由下图的原件和仪器组成
He-Ne激光器：为实验提供单色平行光源，氦氖激光器的光源是[λ]=6328?，可用公式计算消光比。
P1.P2都是偏振片，起到起偏和检偏的作用；
样品晶体：本实验采用石英晶体
光电检流计：通过硅光电池，将光信号转化为电信号，再由检流计显示读数，本实验采用的是直流式数字检流计。
2.实验的实物装置：
3.光路的调节要点
各光学元件共轴，平行光束通过晶体的光轴，并刚好从晶体的入射面中心穿过，透过检偏器后的光点刚好落在硅光电池的进光狭缝内。确保实验有效合理，要使实验出射光强在光电检流计量程范围，要精心调整，若光强过大，则可使接收孔偏移一些，调整之后不再移动进光狭缝。
调节激光器支架使得激光束与光具导轨平行，之后其余的光具的共轴调节要以与导轨平行的激光束为基准，这一点的调节要细心准确。
玻璃样品的调节，以调整好的激光束和检流计进光狭缝作为基准，使样品呈水平与之共轴，并使光束从晶体的入射面的中心穿过。
四、实验过程
（1）不加样品，调整光路，是起偏器检偏器表面平行，而且垂直入射光线。再保持起偏器不动，缓慢旋转检偏器P2，留意观察检流计示数变化，当示数最大时则是P1P2相对平行的位置，当示数最小时即是相对垂直的位置。将P2旋转一圈，记下各个读数填入下表：
表1：
[转动[P2]次数＼&转动[P2]的角度[?]＼&I（[×]10-9 A）＼&P1P2的相对位置＼&1＼&[55°]＼&1＼&正交＼&2＼&[145°]＼&1430＼&平行＼&3＼&[235°]＼&2＼&正交＼&4＼&[325°]＼&1403＼&平行＼&]
（2）在此基础上，保持起偏器不动，放置样品。入射光垂直晶体长边入射，再缓慢调节P2刻度盘至上实验记录的55°，145°，235°，325°，记录相应的数据于表中：
表2：
入射光线从1号样品的长边垂直入射时，此时的消光比如下：
[I//=424+4122=418] [I=53+472=50]
[dβ=10lgI//行行I垂直直=10×0.922=9.22]
在上述实验基础上，保持起偏器不动，在载物台上加1号样品，入射光线垂直晶体短边入射。再缓慢地旋转检偏器P2，转到上个实验记下P2刻度盘的示数55.0°、145.0°、235.0°、325.0°，并记录相应的检流计的示数与表中：
表3：
入射光线从1号样品的短边垂直入射时，此时的消光比如下：
[I//=820+7502=785] [I=120+1102=115]
[dβ==8.34]
（3）在上述实验基础上，保持起偏器不动，在载物台上加2号样品，操作过程与1号样品相同，得到实验数据如下：
号晶体长边入射：
表4：
此时消光比如下：
[I//=143+1382=140.5] [I=2+22=2]
[dβ=10lgI//I=10×1.85=18.5]
号晶体短边入射：
表5：
此时消光比如下：
[I//=167+1602=163.5] [I=2+22=2]
[dβ=10lgI//I=10×1.91=19.1]
五、结论
光线从1号样品长边入射时，[dβ=9.22]消光比从短边入射时，消光比[dβ=8.34]。
光线从2号样品长边入射时，消光比[dβ=18.5]；从短边入射时，消光比[dβ=19.1]。
由以上数据说明不同的晶体的纯度不同，消光比差异较大，而在同一块晶体上消光比大致相近，但与厚度有关。说明不同晶体内的静态内应力也不同，且与晶体厚度有一定关系。
参考文献：
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