Spannungsoptische Lichtobjekte
Symbiose aus Kunst und Technik
Spannungsoptik
Technischer Hintergrund
Die Spannungsoptik ist ein Bestandteil der optischen Physik und wurde vor dem Computerzeitalter in der Technik bei der Untersuchung von inneren Bauteilbelastungen eingesetzt.
Eine genaue Betrachtung der inneren Bauteilbelastung, dem sogenannten Spannungsverlauf, wird dann notwendig, wenn hoch beanspruchte oder sicherheitsrelevante Bauteile dimensioniert werden müssen.
Die Spannungsoptik beruht auf der Eigenschaft bestimmter Materialien, die auf eine mechanische Verspannung mit einer Änderung seines optischen Brechungsindex reagieren. Dieser Effekt wird als Photoelastik bezeichnet.
Er kann dazu benutzt werden, eine qualitative Spannungsanalyse an technischen Bauteilen durchzuführen, um deren Verhalten unter mechanischer Last zu analysieren.
Die nachfolgenden Bilder veranschaulichen diesen Effekt anhand eines Kranhakens, an dem eine Last angehängt wird.
Kranhaken an einem Baukran
Der Kranhaken kann idealerweise spannungstechnisch in der 2-dimensionalen Ebene betrachtet werden.
Dazu wird ein maßstabsgetreues Modell der Kontur gefertigt, welches der Kontur im Original entspricht. Dabei mus das Modell aus einem bestimmten Material gefertigt werden, um später im Versuch die gewünschten Farblinien erscheinen zu lassen.
Ausfräsen des Kranhakenmodells
Das Motiv wird mit Hilfe eines Belastungsrahmens und Zugelementen in eine optische Anordnung - dem sogenannten Polariskop - eingespannt.
Eine Lichtquelle durchstrahlt das Modell von der Rückseite ausgehend nach vorne zum Betrachter hin.
Versuchsanordnung der Spannungsoptik
Der Betrachter kann dabei von vorne die Spannungslinien und Farbgebungsunterschiede je nach Belastung beobachten.
Diese physikalische Anordnung der Spannungsoptik bildet das Innenleben eines jeden Polariskopes der Lichtobjekte.
Jedes der Polariskope ist je nach Motiv mit einem Knauf oder Hebel ausgestattet, wodurch sich die Belastung sehr einfach manuell verändern lässt.
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