科學實驗:讓力看得見

在生產生活中,涉及到力的時候,往往需要求解一組組複雜的力學方程,但是有時候,巧妙地利用科學知識,就可以讓力變得“可見”,從而直觀地呈現出答案。

實驗儀器:手電筒,偏振太陽鏡(或影院同款3D眼鏡),透明塑料管或透明塑料尺。


科學實驗:讓力看得見

偏振眼鏡


實驗步驟:

1、用偏振太陽鏡擋住手電筒,讓射出來的光打在塑料軟管或者透明塑料尺上;

2、輕輕彎折塑料管或塑料尺,就可以觀察到一條條彩色的條紋了,改變彎折力度,條紋分佈隨之改變。


科學實驗:讓力看得見


這神奇的“特效”背後,可是如假包換的光學原理。

我們都知道,光通過一種透明介質進入另一種透明介質時,會發生折射現象,對於大多數物質而言,它的是折射率是一定的,光在發生折射後,折射光沿著同一方向射出。但是對於有些材料而言,當受到外力作用時,材料內部會受到一定的應力(物體對外力做出的反應叫做應力)影響,從而產生材料內部結構的改變,進而造成材料各處折射率的改變,所以,光在通過這種材料時,折射光會沿著不同的方向折射出去,這種現象就叫做雙折射現象。

普通光源發出的光,在各個方向上的振動時均勻的,只要加一個偏振片,選擇只在某一固定方向振動的光作為入射光,發生雙折射後,兩條折射光就會相互干涉,產生干涉條紋,這就是我們看到的五彩斑斕的條紋。

應力變化越大的地方,折射率變化也越大,形成的干涉條紋也越密。通過觀測干涉條紋的位置和密度,就可以推導出結構模型在壓力作用下的應力狀態,這是一種在科學研究中被實際運用的方法——光彈性法!

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