Optique - LD Didactic
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1. 550000 y 25 29 33 40 45 50 55 60 A R sultat Fig 2 Montage exp rimental sur le banc d optique avec n r l indication en cm du positionnement du bord gauche des Au fur et mesure que la charge laquelle est soumis l chan C p gauc tillon augmente les endroits de m me contrainte se caract bee opudue risent dans le champ visuel par des lignes de m me couleur Il b filtre polarisant servant de polariseur n est pas possible de diff rencier l allongement du refoule c lame quart d onde ment la fibre neutre reste sombre d lentille f 150 mm Les isochromates sont fortement marqu es tant donn que e plateau pour prisme avec mod le photo lastique la sensibilit photo lastique des mod les en plastique est tr s f lentille f 150 mm grande g lame quart d onde h filtre polarisant servant d analyseur En cas d clairage avec une lumi re polaris e lin airement des isoclines se superposent aux isochromates Par rotation de la direction de polarisation on change toute la r partition des couleurs ce qui n est pas le cas pour un clairage avec A ENN Fig 3 Proposition de disposition des mod les en plastique pour de la lumi re polaris e circulairement g P p REARE l tude de la contrainte m canique TYY LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Te2. avec de la lumi re polaris e circulairement g n r e par un ensemble constitu d un polariseur et d une lame quart d onde Derri re le polariseur on place une autre lame quart d onde crois e par rapport la premi re et un analyseur Ici aussi le champ visuel reste sombre tant que le mod le n est soumis aucune charge voir fig 1 en bas et les endroits soumis une charge se reconnaissent l claircissement du champ visuel Les isoclines sont vit es dans ce dispositif tant donn qu il n est trac aucune direction de la polarisation lin aire Les isochromates sont maintenant dues au fait que les compo santes de lumi re de longueur d onde qui r pondent l quation Il conservent leur polarisation circulaire et sont supprim es par la deuxi me lame quart d onde analyseur compris En comparant avec I on identifie les isochromates comme tant des endroits de m me diff rence de tension principale 02 01 M avec m 0 1 2 HD A C d Plus la diff rence de tension principale est grande plus les isochromates surviennent rapproch es les unes des autres Il suffit de compter les isochromates en partant de l tat sans contrainte m 0 pour d duire l importance de la tension La pr cision du r sultat obtenu peut alors tre am lior e par l emploi de mat riaux constante photo lastique lev e Dans l exp rience les mod les utilis s sont en r sine synth tique polyester non sat
3. LEYBOLD Optique Polarisation Bir fringence Objectif exp rimental LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Photo lasticit Etude des r partitions de tension dans des corps soumis une charge m canique E Etude des r partitions de tension dans des corps soumis une charge m canique avec de la lumi re polaris e lin airement ou circulairement Principes de base En photo lasticit la valeur et la direction des tensions m ca niques sont d termin es dans des mod les en plastique dans le but de pouvoir ainsi mettre des affirmations sur la capacit de charge de composants compliqu s On se sert de plasti ques transparents qui deviennent optiquement bir fringents sous l action d une charge m canique Pour des raisons de sym trie l axe optique de la bir fringence est respectivement en direction de l allongement ou du refoulement ceci tant la raison pour laquelle on peut visualiser les contraintes dans un mod le avec des m thodes du domaine de l optique de pola risation A La bir fringence plus pr cis ment la diff rence entre les in dices de r fraction pour le faisceau ordinaire et le faisceau extraordinaire est de N n C o2 o1 1 avec C tant la constante photo lastique du plastique et o1 et o2 les tensions principales suscit es par la charge La bir frin gence m canique n est pas tr s grande elle atteint suivant le mat riau des valeurs al
4. a marche des rayons le polariseur b avec une direction de polarisation Yp 45 conform ment la position indiqu e et l analyseur h avec une direction de polarisation Ya 45 env 10 cm de la lentille f Plier la main les mod les photo lastiques l un apr s l autre sur le plateau pour prisme tout en observant l cran une disposition des mod les est sugg r e la fig 3 Modifier les directions de polarisation du polariseur et de l analyseur du m me angle AY 15 30 ou 45 et contr ler le changement sur l image projet e sur l cran b Eclairage avec de la lumi re polaris e circulairement R gler la direction de polarisation du polariseur sur Yp 0 et celle de l analyseur sur Ya 90 Placer dans la marche des rayons la lame quart d onde c l endroit indiqu et la lame quart d onde g env 5 cm de la lentille f En les faisant tourner orienter la premi re lame quart d onde sur Y 45 la seconde lame quart d onde sur P 45 Plier la main les mod les photo lastiques l un apr s l autre sur le plateau pour prisme tout en observant l cran Modifier toutes les orientations du m me angle AY 15 30 ou 45 et contr ler la variation de l image projet e sur l cran LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P5 4 2 3 LILI LI IIII LS CU
5. lant jusqu nz n 0 002 Eclairage avec de la lumi re polaris e lin airement On claire le mod le en plastique p ex dans un dispositif constitu d un polariseur crois et d un analyseur Tant qu il n est soumis aucune charge le champ visuel reste sombre derri re l analyseur tant donn que le plastique sans contrainte laisse inchang e la polarisation de la lumi re voir fig 1 en haut La situation change en cas de contrainte m canique du plastique Par la bir fringence la lumi re est polaris e en g n ral lliptiquement lors de son passage travers le plastique c d qu elle re oit un composant en direction de l analyseur Les endroits du mod le en plastique qui sont soumis la charge sont donc perceptibles sous la forme d un claircissement dans le champ visuel Entre les claircissements il reste des franges sombres iso clines aux endroits o l axe optique du mod le en plastique form localement est par hasard parall le ou perpendiculaire au polariseur Les isoclines se d placent lorsque le polariseur et l analyseur sont tourn s ensemble en position crois e On trace leur position pour diff rentes positions du polariseur et on tablit partir de celles ci les directions des contraintes principales Les claircissements ont une structure en couleur isochro mates comme la lumi re n a pas de composant pour toutes les longueurs d onde dans la direction de l analyseur Les part
6. lex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
7. s avec la longueur d onde pa de Ch m 11 avec m 1 2 3 Fig l Repr sentation sch matique de l tude en optique de polarisation du comportement d un mod le clair avec de la lumi re polaris e lin airement en haut et avec de la lumi re polaris e circulairement en bas P5 4 2 3 Mat riel 1 jeu de mod les photo lastiques 47195 1 paire de filtres polarisants 472 40 1 paire de lames quart d onde 472 60 2 lentilles dans monture f 150 mm 46008 1 plateau pour prisme 460 25 1 diaphragme iris dans monture 460 26 1 Optique profil normalis 1m 460 32 9 cavaliers H 60 1 36 mm 460 353 1 cran translucide 441 53 L SOCIGE SM tn A SE ee nue 30011 1 source lumineuse halog ne 12 V 50 W 100W 450 64 1 ampoule halog ne 12 V 100 W pour 45064 450 63 1 passe vues pour 45064 450 66 1 transformateur 2 12V 52125 C bles d exp rience restent en effet polaris es parall lement au polariseur et sont annul es dans l analyseur On utilise un mat riau dont la constante photo lastique est aussi faible que possible et que l on expose une lumi re monochromatique lorsque l in fluence des isochromates doit si possible tre vit e Eclairage avec de la lumi re polaris e circulairement Dans un autre montage le mod le en plastique est clair
8. ur e d une grande sensibilit photo lastique Suite un traitement thermique ils sont largement exempts de contraintes m caniques internes etconservent cet tat pendant un certain temps LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Montage Le montage exp rimental est repr sent la fig 2 le position nement du bord gauche des cavaliers sur le banc d optique tant ici indiqu e en cm Monter la source lumineuse halog ne avec l ampoule 100 W et le miroir r flecteur enficher le passe vue avec le filtre anticalorique Monter le diaphragme iris a ainsi qu indiqu et limiter le diam tre de l ouverture env 4 mm Al aide de la tige d ajustage et de focalisation de la source lumineuse halog ne voir mode d emploi de la source lumineuse halog ne ajuster le filament chauffant dans la direction du faisceau et perpendiculairement au faisceau de fa on ce qu il soit projet sur l ouverture du dia phragme iris Placer les lentilles dans la marche du faisceau si besoin est d placer la lentille d jusqu obtention d une volution parall le de la lumi re et clairer la lentille f le plus exac tement possible Monter le plateau pour prisme e avec un mod le photo lastique d placer la lentille f jusqu ce que le mod le soit projet sur l cran translucide la distance voulue R alisation a Eclairage avec de la lumi re polaris e lin airement Placer dans l
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