П О Л Я Р И З А Ц И ЯИспользование поляризованного света для выявления внутренних напряжений в образцах из органического стекла

04 СЕНТЯБРЯ 2006. В Екатеринбурге на проезжую часть упал строящийся мост. Рухнувшие три пролета моста чудом не задели ни одной машины, люди не пострадали.
Рушатся мосты…
04 СЕНТЯБРЯ 2006. В Екатеринбурге на проезжую часть упал строящийся мост. Рухнувшие три пролета моста чудом не задели ни одной машины, люди не пострадали.

Здания…
г.Москва. 2005г. Четыре человека погибли и около 30 получили ранения при обрушении крыши в клубе "Трансвааль парк" на юго-западе Москвы. Наиболее вероятной причиной обрушения стал снег, скопившийся в большом количестве на стеклянной крыше аквапарка.

Есть ли какая-нибудь возможность предотвратить катастрофы?

Одним из способов выявления слабых мест строительных конструкций может служить способ наблюдения внутренних напряжений с помощью поляризованного света.

Давно известен факт того, что в зависимости от нагрузки изменяются оптические свойства оргстекла: в месте воздействии на оргстекло поворачиваются плоскости поляризации. Возникает цветная картина распределения напряжений. Красному цвету соответствуют наибольшие деформации в оргстекле, зеленому - средние, синему - наименьшие.

Свет проходит через поляроид, который пропускает только волны с определенным направлением колебаний.
Если на пути этого, уже поляризованного света установить еще один поляроид, то в зависимости от его положения, свет или будет проходить или не будет.
Иллюстрация поляризации света:

Опыт иллюстрирующий поляризацию:
Для иллюстрации была собрана установка состоящая из двух поляроидов из школьного комплекта для демонстрации волновых свойств света и источника света (лампы).

Поляроид повернули на 90 0
Свет проходит!
А теперь нет!

Поставим на пути поляризованного света коробку из органического стекла.
Вот что получилось!

Чтобы сделать опыты более наглядными был изготовлен вот такой пресс.

С помощью этого пресса получены более качественные фотографии той же коробки из оргстекла:

Но мне было интересно узнать как можно с помощью поляризации исследовать образцы на прочность.
В качестве образцов использовались пластины из оргстекла:

Испытание первое:

В качестве источника поляризованного света использовался экран жидкокристаллического монитора:

А в качестве поляроида – экран электронных часов, площадь экрана у которых оказалась больше чем у поляроидов из школьного набора:

Итак первый опыт
(съемка велась через поляроид):
Устанавливаем пластину и видим, что внутренних напряжений нет.

Увеличиваем давление
Пластина начинает местами пропускать свет, т.к меняются ее оптические свойства .

Давление растет…

Видно как растет внутреннее напряжение в пластине.

Попробуем повернуть пластину на 1800:

Чуть-чуть увеличим давление:
И сразу возникает внутреннее напряжение!

Увеличиваем давление:
Рост напряжения в пластине гораздо более заметен по сравнению с предыдущим опытом!

Вывод:
Так как в первом опыте внутренние напряжения в пластине органического стекла меньше чем во втором случае, то и прочность конструкции в первом случае выше.
Наверное конфигурация строительных элементов, такая как у пластины в первом опыте, предпочтительнее, т.к. внутренние напряжения в пластине минимальны.

Испытаем и другие пластины:
Пластина «вогнутостью» вниз.
Пластина «вогнутостью» вверх
Вид пластины при одинаковом давлении сверху
Вывод: пластина вида прочнее чем

Пластина прямоугольного вида:

Где тонко, там и рвется!

Печальные итоги…

Кроме того:
Испытание «рельса» из школьного набора.