Оптический анализ упругих напряжений
Получение больших пластин поляроида резко расширило возможности исследования различных технических сооружений путем использования так называемого фотоанализа упругих напряжений. Вообще говоря, этой методике уже свыше 40 лет, но по-настоящему широкое распространение она получила лишь сейчас. Теоретические расчеты, которые позволяют судить о напряжениях, возникающих в сложных по форме технических объектах, подвергаемых различным силовым воздействиям (это может быть, например, поршень или пластинка с прорезями или отверстиями), часто оказываются невероятно трудными. Вместо проведения расчетов делают модель объекта из прозрачной пластмассы. Материал для модели подбирают таким образом, что, когда его подвергают деформациям, он становится двоякопреломляющим. Есла такую находящуюся под действием деформирующих сил модель поместить между скрещенными поляроидами (которые задерживают весь пропускаемый свет), то свет будет проходить только в областях двойного лучепреломления. В резулвтате возникают цветные полосы, число и форма которых зависят от напряжений в соответствующих местах модели. Так можно изучать распределение напряжений в случаях, слишком трудных для тебрётйвеского анализа.
В последней модификации этого метода сама исслёдуемая деталь покрывается подсыхающей няастмассбвой пленкой. При появлении напряжений пленка становится двоякопрелЬмляннцей, и если на эту деталь посмотреть через лист поляроида, то можно оценить напряжения.
Картина напряжений, возникающих в объектах даже очень простой формы при приложении сил, настолько сложна, что не может быть рассчитана теоретически. Именно поэтому так ценен фотоаналйз упру* гих напряжений. Опыт показывает, что опасные концентрации напряжений возникают прежде всего на острых углах и неправильностях формы; именно там чаще всего происходят повреждения. Прекрасный пример виден на фото V. Вверху показана прямоугольная пластинка, в которой выпилено треугольное отверстие. Пластинка зажата в небольших ручных тисках. Фотография воспроизводит вид области вокруг отверстия в обычном (неполяризованном) свете.
На среднем снимке видна поразительная картина, полученная при введении скрещенных поляроидов. В треугольном отверстии света не видно, так как материал находится между скрещенными поляризаторами, но вокруг отверстия появилась система интерференционных полос, обусловленных напряжением. Они и служат мерой напряжений в каждом месте, и нетрудно видеть, что они сосредоточены в острых углах треугольника. Если напряжение уменьшить (но полностью не снимать), появляется картина напряжений, показанная на фото внизу.
Этот метод представляет особую ценность для визуального контроля, когда можно наблюдать постепенное развитие напряжений при непрерывном увеличении давления.
Любопытное применение поляроида — астрокомпас. Когда самолет летит в высоких широтах, магнитный компас плохо помогает определить, направление. Но уже давно известно, что свет неба частично поляризован, причем этот эффект зависит от положения Солнца и наблюдается, даже если Солнце закрыто облаками. Благодаря этому можно постоянно фиксировать направление на Солнце, установив направление ноля' ризациа света неба. Это направление определяется не очень точно, но все же удовлетворительно, и во всяком случав это гораздо лучше, чем вообще ничего. -
С описанным эффектом тесно связаны новейшие исследования механизмов определения направлений у пчел и других насекомых. По-видимому, глаза у этих; насекомых устроены так, что они способны воспринимать поляризованный свет и использовать поляризацию света неба для навигации в полете.
Существует и еще одно возможное применение поляризации. Если бы все автомобильные фары быля покрыты слоем поляроида, чтобы свет фар был поляризован под углом 45° к поверхности дороги, а каждый водитель имел на ветровом стекле козырек из поляроида с той же ориентацией, опасность ослепления светом фар встречной машины была бы устранена. В самом деле, водителю был бы виден неполяризованный свет подфарников встречной машины, а свет ее фар был бы погашен поляроидом на ветровом стекле. В то же время, поскольку поляроиды на ветровых стеклах всех машин параллельны фильтрам на фарах, каждый водитель видел бы встречную машину, освещенную его собственными фарами. Правда, такая схема была бы эффективной лишь в том случае, если бы поляроиды были установлены должным образом на всех машинах, в противном случае возможность путаницы создала бы еще большую опасность.