偏光应力仪工作原理

摘要：当线偏振光通过存在内应力的透明材料（如玻璃、塑料）时，材料因分子结构不均匀产生双折射现象，分解为振动方向相互垂直的两束偏振光（快轴光与慢轴光）。

偏光应力仪通过偏振光干涉原理探测材料内部应力，其核心流程可分为以下步骤：

一、‌偏振光生成与传播‌
自然光偏振化‌
光源发出的自然光经起偏器过滤后，形成单一振动方向的线偏振光。
偏振光穿透被测材料‌
当线偏振光通过存在内应力的透明材料（如玻璃、塑料）时，材料因分子结构不均匀产生双折射现象，分解为振动方向相互垂直的两束偏振光（快轴光与慢轴光）。
二、‌双折射与光程差检测‌
光程差产生‌
两束偏振光在材料内的传播速度差异导致光程差，其大小与材料内部应力强度呈正相关。
相位延迟与干涉‌
光程差引起的相位延迟可通过检偏器观测到明暗干涉条纹或彩色干涉色序，直接反映应力分布形态。
三、‌定量补偿与计算‌
Senarmont补偿法‌
采用1/4波片和灵敏色片对光程差进行补偿，将相位延迟量转化为可测量的角度变化（公式：T=3.14θ），实现应力值的精确计算。
全自动检测技术‌
部分仪器通过偏振相机捕捉四个偏振方向的灰度图像，结合算法直接输出应力大小及慢轴方向7。
四、‌相位延迟与应力关系‌
根据应力光学常数公式（Δ=σ·C·d），相位延迟值（Δ）与应力值（σ）呈线性关系，其中C为材料应力光学常数，d为样品厚度。
五、‌核心光学组件‌
起偏器与检偏器‌：控制入射光偏振方向及接收光状态；
波片与补偿器‌：调节光程差并增强检测灵敏度；
成像系统‌：生成高分辨率应力分布图谱，支持定性与定量分析。
‌总结‌：偏光应力仪通过偏振光双折射效应捕捉材料应力引起的光学相位延迟，结合补偿技术与算法实现高精度应力检测，在制药、光学、半导体等领域具有不可替代的技术价值。