Поляризационно-оптический метод исследования механических напряжений (метод фотоупругости)

При создании в изотропном образце механических напряжений он становится подобным кристаллу. Поэтому свойственное кристаллу явление двойного лучепреломления можно наблюдать и в изотропных веществах, если их подвергнуть деформации. Это явление, получившее название искусственного двойного лучепреломления, лежит в основе оптического метода исследования распределения механических напряжений в деформированном твердом теле, который называется методом фотоупругости.

Метод фотоупругости применяется в медицине при изучении механических напряжений и деформаций в зубных и костных тканях, в ортопедических конструкциях. В этом методе обычно используются модели, выполненные из прозрачного изотропного материала, который по механическим свойствам эквивалентен реальному объекту. После прохождения возникающих при двойном лучепреломлении обыкновенных и необыкновенных лучей через анализатор, формируется интерференционная картина, представляющая собой совокупность темных и светлых интерференционных полос (Рис.2).

Рис. 2 Интерференционная картина, показывающая распределение механических напряжений в модели нагруженного зуба с несимметричной полостью

Темные полосы – изохромы – линии равных напряжений. По виду изохром можно судить о распределении механических напряжений в модели, а значит и в реальном объекте. Чем больше темных полос сходится в некотором месте образца, тем выше механическое напряжение в этой точке. В области закругленного перехода от стенки полости на ее дно механические напряжения значительно меньше (одна, иногда две темных линии), чем в области прямоугольного перехода (три линии). Угол является местом концентрации напряжений.