Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 207 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

линия поляризации в соответствии с теорией испытывает поворот на угол β = 10° по отношению к линии
поляризации волны, падающей на грань анизотропной слоистой диэлектрической структуры.
4.18. ИСКУССТВЕННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ
1. Еще в начале ХIХ века Т. Зеебек и Д. Брюстер обнаружили, что оптически изотропное твёрдое тело под
влиянием механической деформации становится оптически анизотропным. Например, при одноосном сжатии
или растяжении стеклянной пластинки она приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось
которого совпадает с направлением сжатия или растяжения. Разность показателей преломления для
обыкновенной и необыкновенной волн, распространяющихся в направлении, перпендикулярной к оптической
оси, пропорциональна механическому напряжению σ:
σ
=
−
knn
e0
, (4.18.1)
где k – коэффициент, зависящий от свойств деформируемого вещества.
Таким образом, поместив деформированную пластинку между скрещенными николями, наблюдают
интерференционную картину. По виду изохромат можно судить о распределении внутренних напряжений в
стеклянной пластинке, так как каждая изохромата проходит через точки, в которых величины механических
напряжений одинаковы. Явление искусственной оптической изотропии при деформациях используется для
обнаружения остаточных внутренних напряжений, которые могут возникнуть в изделиях из стекла и других
прозрачных изотропных материалов.
Для наблюдения искусственной анизотропии при механической деформации
в радиодиапазоне электромагнитных волн в качестве модели образца,
подвергаемого механической деформации, можно использовать волноводную
структуру (рис. 288). Модель образца состоит из двадцати пяти трубок диаметром
25 мм и длиной 100 мм, которые изготовлены из тонкой латуни (толщина 0,1 мм),
обладающие хорошими упругими свойствами. Из трубок, выполняющих роль
волноводов, собран пакет 5
× 5 трубок. Между слоями имеются прокладки из
тонкого геттинакса. Весь пакет по краям обвязан лентой, чтобы волноводы не
могли раскатываться. Весь пакет располагается на пластине из органического
стекла, которая закреплена в четырех стойках. Сверху на пакет волноводов
кладётся также пластина из органического стекла, которая может перемещаться по
вертикальным стойкам, как по направляющим. Под действием груза верхняя
пластина смещается вниз и передаёт нагрузку на волноводную структуру. При
механической деформации образца цилиндрические волноводы в сечении
принимают форму эллипсов с полуосями а и b, которые могут изменяться в
пределах: а = 12,5…15 мм; b = 12,5…10 мм (рис. 289).
Пусть ось z совпадает с направлением, вдоль которого происходит
деформация образца. Тогда эквивалентный показатель преломления для волны,
электрический вектор
E
которой перпендикулярен оси z, может быть рассчитан
по формуле
2
о
42,3
1
λ
−=
b
n
. (4.18.2)
Для волны, вектор E которой параллелен оси z, эквивалентный показатель
преломления рассчитывается по формуле
2
42,3
1
λ
−=
a
n
e
. (4.18.3)
Таким образом, в отсутствии деформации, при а = b, волноводная структура "оптически" изотропна, так
как
e
nn =
0
. При механическом сжатии волноводной структуры, когда а ≠ b, она приобретает свойства
одноосного двоякопреломляющего кристалла, главная ось которого совпадает с направлением оси z.
Для проведения опыта располагают недеформированную волноводную структуру между рупорными
антеннами источника и приёмника электромагнитных волн. Главные линии поляризации источника и
приёмника, как поляризатора и анализатора, устанавливают скрещено под углом α = 45º к вертикальной оси z
структуры. Другими словами, волноводная структура облучается волной, вектор
E которой состоит составляет
угол α = 45º с вертикальной осью z. Так как волноводная структура не деформирована, т.е. анизотропна, а
главные линии поляризатора и анализатора скрещены, то интенсивность принимаемых волн равна нулю.
Осуществляя небольшую деформацию образца, наблюдают приём электромагнитных волн. Интенсивность
принимаемой волны в соответствии с законом интерференции достигает максимального значения, когда
Рис. 288
Рис. 289

Страницы