综合研究性实验试题C：基于给定条件搭建黑箱光路

尤 勐,王晋疆,黄 锐,温午麒,于 音,蒋学慧,许宝忠,胡晓东

(天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072)

第7届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题C为“基于给定条件搭建黑箱光路”. 该题首先探究了3种晶体偏振光学元件的识别方法，进而研究偏振光学元件对光传输路径的控制，最后探究偏振在光测弹性应力测试中的应用. 试题将基础知识、基本实验技能与典型光路应用、工程应用实例相结合，考察学生物理基础知识的积累、现场新知识的获取、实验方案的设计、实验系统的搭建、实验原理的探究以及数据分析等能力.

1 实验原理

光矢量的方向和大小呈规律变化的光称为偏振光. 不同状态的偏振光在通过不同的晶体光学偏振元件后表现出不同的特性[1]. 通过偏振元件实现对光传输路径的控制是典型且重要的应用. 通过对光学元件偏振状态的调制及控制，可以实现光沿着特定路径传输的目的[2-3].

光测弹性法是利用光学方法进行应力分析的全场测试技术. 采用具有暂时双折射效应的材料，制成与待测物体尺寸相似的模型，然后对模型施加与待测物体相似的载荷，将模型放置在特定的偏振光路中，可在接收平面上观察到与应力相关的干涉条纹. 当线偏振光垂直入射到因应力而具有暂时双折射效应的材料模型时，沿着模型的主应力方向，偏振光被分解成2束线偏振光. 由于2束线偏振光在模型内的传播速度不……