עקרונות אופטיקה של צפייה במאמץ בפולריסקופ

בקרת מאמץ הזכוכית היא חוליה חשובה מאוד בתהליך ייצור הזכוכית, ושיטת יישום טיפול חום מתאים לשליטה במאמץ ידועה היטב לטכנאי זכוכית. עם זאת, כיצד למדוד במדויק את מאמץ הזכוכית היא עדיין אחת הבעיות הקשות שמבלבלות את רוב יצרני וטכנאי הזכוכית, וההערכה האמפירית המסורתית הפכה יותר ויותר בלתי מתאימה לדרישות האיכות של מוצרי זכוכית בחברה של ימינו. מאמר זה מציג בפירוט את שיטות מדידת המאמץ הנפוצות, בתקווה להיות מועיל ומאיר עיניים למפעלי זכוכית:

1. בסיס תיאורטי של גילוי מתח:

1.1 אור מקוטב

ידוע היטב שאור הוא גל אלקטרומגנטי הרוטט בכיוון הניצב לכיוון ההתקדמות, רוטט על כל המשטחים הרוטטים הניצבים לכיוון ההתקדמות. אם מכניסים מסנן קיטוב המאפשר רק לכיוון רטט מסוים לעבור דרך נתיב האור, ניתן לקבל אור מקוטב, המכונה אור מקוטב, והציוד האופטי המיוצר בהתאם למאפיינים האופטיים הוא מקטב (מציג זנים של פולריסקופ).מציג זנים פולריסקופ YYPL03

1.2 שבירה כפולה

זכוכית היא איזוטרופית ובעלת מקדם שבירה זהה בכל הכיוונים. אם יש מאמץ בזכוכית, התכונות האיזוטרופיות נהרסות, מה שגורם למקדם השבירה להשתנות, ומקדם השבירה של שני כיווני המאמץ העיקריים כבר אינו זהה, כלומר, מה שמוביל לשבירה כפולה.

1.3 הפרש נתיב אופטי

כאשר אור מקוטב עובר דרך זכוכית מאומצת בעובי t, וקטור האור מתפצל לשני רכיבים הרוטטים בכיווני המאמץ x ו-y, בהתאמה. אם vx ו-vy הם המהירויות של שני רכיבי הווקטור בהתאמה, אז הזמן הנדרש למעבר דרך הזכוכית הוא t/vx ו-t/vy בהתאמה, ושני הרכיבים אינם מסונכרנים עוד, אז יש הפרש בנתיב האופטי δ.