Technische Optik in der Praxis

148 5 Optische Werkstoffe
und K heißen photoelastische Koeffizienten. Sie werden üblicherweise mit Interferometern
gemessen [13]. Wegen des vergleichsweise großen Meßaufwands
liegen Daten über K⊥ und K überwiegend für die D-Linie (589,3 nm) vor
[14]. Es kommen Werte zwischen etwa 0 und 9 · 10−6 mm2 /N vor. Das bedeutet,
daß bei Gläsern mit großen Werten von K⊥ und K bereits geringe
Spannungen von wenigen N/mm2 Brechzahländerungen von 10−5 bewirken.
Da im allgemeinen K⊥ = K , werden isotrope Gläser durch mechanische
Spannungen anisotrop. Nur in Ausnahmefällen gilt K⊥ = K. Dann ist ein
Glas frei von Spannungsdoppelbrechung. Solch ein Glas wurde bereits um die
Jahrhundertwende von Pockels [15] entwickelt. Er beobachtete experimentell,
daß bei den Schwerflintgläsern (kurz: SF-Gläser; in der Regel sind dies Gläser
mit großem Gehalt an Bleioxid) die Spannungsdoppelbrechung (siehe weiter
unten) mit zunehmendem Gehalt an Bleioxid kleiner wird und sogar das
Vorzeichen wechselt. Bei einem bestimmten Gehalt an Bleioxid gilt somit
K⊥ = K. Allerdings sind für diese Gläser aber K⊥ und K besonders groß,
so daß sich die Brechzahlen dieser Gläser durch Spannungen vergleichsweise
stark ändern.
Die Anisotropie der Brechzahlen unter einachsiger Spannung hängt von
der Differenz K⊥ − K = K ab.Kistderspannungsoptische Koeffizient. Bei
bekannter Spannung σ kann er direkt aus polarisations-optischen Messungen
der Anisotropie bestimmt werden. Umgekehrt kann man, wenn K bekannt
ist, aus solchen Messungen jeweils die Restspannungen oder durch Temperaturgradienten
induzierte Spannungen in einem Glas bestimmen (siehe hierzu
Bücher über Spannungsoptik, z. B. [16]). Vor wenigen Jahren wurde die Dispersion
des spannungsoptischen Koeffizienten im sichtbaren Bereich experimentell
untersucht [17]. Es zeigt sich, daß der spannungsoptische Koeffizient
bei vielen Gläsern nur schwach von der Wellenlänge abhängt. Nur bei den
Gläsern mit großem Anteil an Bleioxid ist Dispersion bedeutend. Um die
Dispersion zu beschreiben, wurde folgende Dispersionsformel hergeleitet [18]:
K(λ) = n2
(λ) − 1 B
A +
. (5.18)
2n(λ)
λ 2 − λ 2 soc
In den Vorfaktor n 2 (λ) − 1/2n(λ) darf man im Rahmen der Genauigkeit
der Meßdaten von K(λ) für n(λ) entwedernrel(λ) odernabs(λ) einsetzen.
Die Dispersion dieses Vorfaktors ist gering und kann näherungsweise vernachlässigt
werden. Abbildung 5.14 zeigt Meßdaten und die Ergebnisse von
Anpassungsrechnungen mit Formel (5.18). Man sieht, daß eine Anpassung
durch Gleichung (5.18) sehr gut möglich ist. Für die meisten Gläser darf
B = 0 gesetzt werden. Nur für die Schwerflinte mit sehr großem Gehalt
an Bleioxid gilt B = 0. Daten über die Parameter für die Dispersionsformel
(5.18) sind in [17] angegeben.
Ähnlich wie mechanische Spannungen die Brechzahlen verändern, können
auch elektrische Felder (Kerr-Effekt) und Magnetfelder (Faraday-Effekt, Cotton-Mouton-Effekt,
Voigt-Effekt) die Brechzahlen ändern [19–22]. Beim Kerr-
Effekt tritt Doppelbrechung ähnlich zur Spannungsdoppelbrechung auf (die