Determining Stress in Translucent Materials Using Quantum Optics and Photoelasticity

บทคัดย่อ (TH)

ความเค้นเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานในทางวิศวกรรมซึ่งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความแข็งแรงและประสิทธิภาพของวัสดุ ในทางปฏิบัติ ความเค้นมักมีการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอภายในวัสดุ เทคนิคทั่วไปที่ใช้ในการแสดงภาพและประมาณค่าความเค้นคือ โฟโตอีลาสติกซิตี้ (Photoelasticity) ซึ่งอาศัยการสังเกตรูปแบบของริ้ว (Fringes pattern) ที่เกิดจากความเค้น อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้มีข้อจำกัดอยู่เพียงในบริเวณที่ปรากฏริ้วและมีความละเอียดค่อนข้างต่ำ เพื่อแก้ไขข้อจำกัดดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงนำเสนอชุดการทดลองที่ใช้หลักการทัศนศาสตร์ควอนตัมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการวัดความเค้นในวัสดุโปร่งแสง โดยใช้วัสดุแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลต (PMMA) ซึ่งแสดงสมบัติการหักเหคู่ (Birefringence) เมื่อได้รับความเค้น และใช้ความต่างเฟสที่เกิดขึ้นระหว่างสองเส้นทางแสงเป็นฐานในการหาค่าความเค้น นอกจากนี้ยังได้นำคู่โฟตอนพัวพัน (Entangled photon pairs) และการนับเหตุการณ์พ้อง (Coincidence counting) มาใช้เพื่อเพิ่มความละเอียดในการวัดและลดสัญญาณรบกวน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าชุดอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นสามารถตรวจวัดแรงที่กระทำได้จากการวิเคราะห์การนับเหตุการณ์พ้องแบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม ระบบยังไม่สามารถให้ค่าความเค้นเชิงปริมาณที่แม่นยำหรือรายละเอียดการกระจายตัวของความเค้นได้ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์และข้อจำกัดด้านความละเอียด ซึ่งจำเป็นต้องมีการพัฒนาต่อยอดเพื่อการใช้งานที่กว้างขวางขึ้น