Ultraschalldoppelbrechung - Versionsgeschichte

Loeffler-Kamann am 5. Juni 2025 um 11:12 Uhr

2025-06-05T11:12:24Z

← Nächstältere Version		Version vom 5. Juni 2025, 13:12 Uhr
Zeile 115:		Zeile 115:
	\|width="600px" \|[[HF-Bild]] bei Doppelbrechung von Transversalwellen nach [13]		\|width="600px" \|[[HF-Bild]] bei Doppelbrechung von Transversalwellen nach [13]
	\|}		\|}

			==Siehe auch==
			*[[Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)]]
			*[[Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung]]
			*[[Anisotropie]]
			*[[Geschwindigkeit]]


Zeile 139:		Zeile 145:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[7]		\|[7]
	\|Längler, F.: Wissensbasierte Automatisierung und kontinuumsmechanische Erweiterung der Ultraschall-Eigenspannungsanalyse zur Beschreibung des Spannungszustands im gesamten Bauteil. Dissertation (2007), Universität des Saarlands		\|Längler, F.: Wissensbasierte Automatisierung und kontinuumsmechanische Erweiterung der Ultraschall-Eigenspannungsanalyse zur Beschreibung des Spannungszustands im gesamten Bauteil. Dissertation (2007), Universität des Saarlands [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22494 Dissertation]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[8]		\|[8]
Zeile 148:		Zeile 154:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[10]		\|[10]
	\|Rheinfurth, M., Döring, D., Solodov, I., Busse, G.: Zweierlei Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Messung der elastischen Anisotropie in faserverstärkten Polymerwerkstoffen. DGZfP-Jahrestagung, Erfurt 2010		\|Rheinfurth, M., Döring, D., Solodov, I., Busse, G.: Zweierlei Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Messung der elastischen Anisotropie in faserverstärkten Polymerwerkstoffen. DGZfP-Jahrestagung, Erfurt 2010 [https://www.ndt.net/article/dgzfp2010/Inhalt/mi1a2.pdf Download als pdf]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[11]		\|[11]
	\|Weikert, M., Niese, F., Szielasko, K.: Neue Ansätze zur Charakterisierung hochfester Stähle mittels geführter Ultraschallwellen. DGZfP-Jahrestagung, Potsdam 2014		\|Weikert, M., Niese, F., Szielasko, K.: Neue Ansätze zur Charakterisierung hochfester Stähle mittels geführter Ultraschallwellen. DGZfP-Jahrestagung, Potsdam 2014 [http://jt2014.dgzfp.de/portals/jt2014/BB/mi2b4.pdf Download als pdf]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[12]		\|[12]
	\|Busse, G.: Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung. In: [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (~~2015~~) 3. Auflage, S. ~~461–528~~ (ISBN 978-3-446-~~44350~~-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|Busse, G.: Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung. In: [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2025) 4. Auflage, S. 445–509 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[13]		\|[13]
	\|Pohl, J., Hildebrand, J., Diemar, A., Großmann, A.: Spannungsmessung an druckbeanspruchten Stahlrohren mittels Ultraschall- und röntgenografischen Verfahren. DGZfP-Jahrestagung, Graz 2012		\|Pohl, J., Hildebrand, J., Diemar, A., Großmann, A.: Spannungsmessung an druckbeanspruchten Stahlrohren mittels Ultraschall- und röntgenografischen Verfahren. DGZfP-Jahrestagung, Graz 2012 [https://www.ndt.net/article/dgzfp2012/papers/p8.pdf Download als pdf]
	\|}		\|}

	[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]		[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]

Loeffler-Kamann am 11. Juli 2024 um 07:42 Uhr

2024-07-11T07:42:40Z

← Nächstältere Version		Version vom 11. Juli 2024, 09:42 Uhr
Zeile 7:		Zeile 7:
	==Brechung==		==Brechung==

	Brechung (Refraktion) tritt bei Wellen ([[Brechung Licht\|Licht]], [[Brechung Schallwellen\|Schall]]- oder akustische Wellen, Wasserwellen oder seismischen Wellen) auf, die sich mehrdimensional in isotropen Medien oder Werkstoffen ausbreiten und deren Wellenlänge klein im Vergleich zum Ausbreitungsmedium ist. Durch die Brechung entsteht eine Änderung der Ausbreitungsrichtung infolge der räumlichen Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit ([[Schallgeschwindigkeit\|Phasengeschwindigkeit]] von monochromatischen Wellen), die durch die [[Brechzahl]] (auch Brechungsindex genannt) n speziell bei Lichtwellen beschrieben werden kann [1, 2].		Brechung (Refraktion) tritt bei Wellen ([[Brechung Licht\|Licht]], [[Brechung Schallwellen\|Schall]]- oder akustische Wellen, Wasserwellen oder seismischen Wellen) auf, die sich mehrdimensional in isotropen Medien oder Werkstoffen ausbreiten und deren Wellenlänge klein im Vergleich zum Ausbreitungsmedium ist. Durch die Brechung entsteht eine Änderung der Ausbreitungsrichtung infolge der räumlichen Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit ([[Schallgeschwindigkeit#Phasen- und Gruppengeschwindigkeit\|Phasengeschwindigkeit]] von monochromatischen Wellen), die durch die [[Brechzahl]] (auch Brechungsindex genannt) n speziell bei Lichtwellen beschrieben werden kann [1, 2].

	[[Datei:ultraschalldoppelbrechung1.jpg]]		[[Datei:ultraschalldoppelbrechung1.jpg]]
Zeile 142:		Zeile 142:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[8]		\|[8]
	\|Allen, D. R., Sayers, C. M.: The Measurement of Residual Stress in Textured Steel using an Ultrasonic Velocity Combinations Technique. Ultrasonics 22, (1984) 179–188		\|Allen, D. R., Sayers, C. M.: The Measurement of Residual Stress in Textured Steel using an Ultrasonic Velocity Combinations Technique. Ultrasonics 22, (1984) 179–188 DOI: [https://doi.org/10.1016/0041-624X(84)90034-9 https://doi.org/10.1016/0041-624X(84)90034-9]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[9]		\|[9]
	\|Schneider, E.: Ultrasonic Birefringence Effect – Its Application for Materials Characterizations. Optics and Lasers in Engineering 22 (1995) 305–323		\|Schneider, E.: Ultrasonic Birefringence Effect – Its Application for Materials Characterizations. Optics and Lasers in Engineering 22 (1995) 305–323 DOI: [https://doi.org/10.1016/0143-8166(94)00032-6 https://doi.org/10.1016/0143-8166(94)00032-6]
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[10]		\|[10]

Oluschinski am 4. August 2023 um 10:54 Uhr

2023-08-04T10:54:48Z

← Nächstältere Version		Version vom 4. August 2023, 12:54 Uhr
Zeile 3:		Zeile 3:
	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	==Allgemeines==		==Allgemeines==
	Brechung und Doppelbrechung sind optische oder akustische Phänomene, die bei Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen an äußeren oder inneren [[Phasengrenzfläche\|Grenzflächen]] anisotroper Werkstoffe auftreten und in engem Zusammenhang mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit, der Strahlenoptik oder -akustik und dem Polarisationszustand zu sehen sind.		[[Brechung Schallwellen\|Brechung]] und Doppelbrechung sind optische oder [[Akustische Eigenschaften\|akustische Phänomene]], die bei Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen an äußeren oder inneren [[Phasengrenzfläche\|Grenzflächen]] anisotroper Werkstoffe auftreten und in engem Zusammenhang mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit, der Strahlenoptik oder -akustik und dem Polarisationszustand zu sehen sind.

	==Brechung==		==Brechung==

	Brechung (Refraktion) tritt bei Wellen ([[Brechung Licht\|Licht]], [[Brechung Schallwellen\|Schall]]- oder akustische Wellen, Wasserwellen oder seismischen Wellen) auf, die sich mehrdimensional in isotropen Medien oder Werkstoffen ausbreiten und deren Wellenlänge klein im Vergleich zum Ausbreitungsmedium ist. Durch die Brechung entsteht eine Änderung der Ausbreitungsrichtung infolge der räumlichen Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit von monochromatischen Wellen), die durch die [[Brechzahl]] (auch Brechungsindex genannt) n speziell bei Lichtwellen beschrieben werden kann [1, 2].		Brechung (Refraktion) tritt bei Wellen ([[Brechung Licht\|Licht]], [[Brechung Schallwellen\|Schall]]- oder akustische Wellen, Wasserwellen oder seismischen Wellen) auf, die sich mehrdimensional in isotropen Medien oder Werkstoffen ausbreiten und deren Wellenlänge klein im Vergleich zum Ausbreitungsmedium ist. Durch die Brechung entsteht eine Änderung der Ausbreitungsrichtung infolge der räumlichen Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit ([[Schallgeschwindigkeit\|Phasengeschwindigkeit]] von monochromatischen Wellen), die durch die [[Brechzahl]] (auch Brechungsindex genannt) n speziell bei Lichtwellen beschrieben werden kann [1, 2].

	[[Datei:ultraschalldoppelbrechung1.jpg]]		[[Datei:ultraschalldoppelbrechung1.jpg]]

Oluschinski am 13. August 2019 um 09:02 Uhr

2019-08-13T09:02:46Z

← Nächstältere Version		Version vom 13. August 2019, 11:02 Uhr
Zeile 154:		Zeile 154:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[12]		\|[12]
	\|Busse, G.: Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 461–528 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|Busse, G.: Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung. In: [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 461–528 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[13]		\|[13]

Reincke am 18. Dezember 2017 um 12:12 Uhr

2017-12-18T12:12:31Z

← Nächstältere Version		Version vom 18. Dezember 2017, 14:12 Uhr
Zeile 121:		Zeile 121:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[1]		\|[1]
	\|Recknagel, A.: Physik – Schwingungen und Wellen, Wärmelehre. Huss-Medien Verlag, Berlin, 16. Auflage (1990), (ISBN 978-3341009826)		\|Recknagel, A.: Physik – Schwingungen und Wellen, Wärmelehre. Huss-Medien Verlag, Berlin, 16. Auflage (1990), (ISBN 978-3341009826; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter I 10)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[2]		\|[2]
	\|Eichler, J., Eichler, H. J.: Laser – Bauformen, Strahlführung, Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, 5. Auflage (2003), (ISBN 3-540-00376-2)		\|Eichler, J., Eichler, H. J.: Laser – Bauformen, Strahlführung, Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, 5. Auflage (2003), (ISBN 3-540-00376-2; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter T 9)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[3]		\|[3]
Zeile 133:		Zeile 133:
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[5]		\|[5]
	\|Deutsch, V., Platte, M., Vogt, M.: Ultraschallprüfung – Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, (1997), (ISBN 3-540-62072-9)		\|Deutsch, V., Platte, M., Vogt, M.: Ultraschallprüfung – Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, (1997), (ISBN 3-540-62072-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 45)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[6]		\|[6]
	\|Matthies, K.: Dickenmessung mit Ultraschall. DVS-Verlag GmbH, Berlin, 2. Auflage (1998), (ISBN 3-87155-940-7)		\|Matthies, K. u. a.: Dickenmessung mit Ultraschall. DVS-Verlag GmbH, Berlin, 2. Auflage (1998), (ISBN 3-87155-940-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 44)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[7]		\|[7]

Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Ultraschalldoppelbrechung FORCETOC ==Allgemeines== Brechung und Doppelbrechung sind opt…“

2017-08-15T11:32:22Z

Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} Ultraschalldoppelbrechung __FORCETOC__ ==Allgemeines== Brechung und Doppelbrechung sind opt…“

Neue Seite

{{PSM_Infobox}}
Ultraschalldoppelbrechung
__FORCETOC__
==Allgemeines==
Brechung und Doppelbrechung sind optische oder akustische Phänomene, die bei Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen an äußeren oder inneren [[Phasengrenzfläche|Grenzflächen]] anisotroper Werkstoffe auftreten und in engem Zusammenhang mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit, der Strahlenoptik oder -akustik und dem Polarisationszustand zu sehen sind.

==Brechung==

Brechung (Refraktion) tritt bei Wellen ([[Brechung Licht|Licht]], [[Brechung Schallwellen|Schall]]- oder akustische Wellen, Wasserwellen oder seismischen Wellen) auf, die sich mehrdimensional in isotropen Medien oder Werkstoffen ausbreiten und deren Wellenlänge klein im Vergleich zum Ausbreitungsmedium ist. Durch die Brechung entsteht eine Änderung der Ausbreitungsrichtung infolge der räumlichen Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit von monochromatischen Wellen), die durch die [[Brechzahl]] (auch Brechungsindex genannt) n speziell bei Lichtwellen beschrieben werden kann [1, 2].

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung1.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |Brechung zum Lot vom optisch dünneren zum dichteren Medium a), vom Lot bei optisch dichteren zu dünnerem Medium b), Brechung und Reflexion c) und Totalreflexion an der [[Phasengrenzfläche|Grenzfläche]] d)
|}

Bei den Brechungsindizes n1 < n2 tritt Brechung zum Einfallslot auf und es gilt, dass sin α > sin β und c1 > c2 sind ('''Bild 1a'''), während bei n1 > n2 Brechung weg vom Einfallslot auftritt und damit sin α < sin β und c1 < c2 sind ('''Bild 1b'''). In Abhängigkeit von den Eigenschaften der [[Phasengrenzfläche|Grenzfläche]] tritt neben der [[Brechung Licht|Brechung]] auch [[Reflexion Licht|Reflexion]] auf, so dass ein Teil des einfallenden Strahls reflektiert als auch transmittiert wird ('''Bild 1c'''). Die Brechungswinkel hängen nach dem SNELLIUS'schen [[Brechungsgesetz]] vom Verhältnis der Brechungsindizes ab (Gl.1).

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>\frac{n_{1}}{n_{2}}=\frac{sin \alpha }{sin \beta}</math>
|(1)
|}

Infolge dieses Zusammenhangs kann die Richtungsänderung von Strahlen beim Übergang in ein Medium mit anderer Dichte bzw. Phasengeschwindigkeit begründet werden, woraus aber kein Transmissions- bzw. Reflexionsfaktor abgeleitet werden kann. Wird der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion (gestrichelte schwarze Linie in '''Bild 1d'''), dann erfolgt keine Brechung, da der Brechungswinkel ein Maximum von 90 ° besitzt. In diesem Fall hat der reflektierte Strahl die gleiche Intensität wie der einfallende Strahl und der Reflexionsfaktor ist 1. In der Optik nutzt man diese Eigenschaft zu Richtungsänderungen im Strahlengang (Umlenkprismen) und in der Akustik bzw. [[Ultraschallprüfung]] beruhen die [[Ultraschall-Winkel-Prüfköpfe|Winkel-Prüfköpfe]] zur Prüfung mit Transversalwellen auf diesem Effekt. Unter dem Reflexions- und Transmissionsfaktor versteht man vereinfacht in der Akustik das Amplitudenverhältnis von reflektierter zu einfallender Welle bzw. transmittierter zu einfallender Welle, wobei eine Abhängigkeit vom Typ der Welle (Longitudinal oder Transversal) und dem Einfallswinkel besteht. In der Optik beschreiben die FRESNEL'schen Formeln ebenfalls den von der Polarisation abhängigen Transmission- und Reflexionsfaktor und man erhält durch Quadrieren des SNELLIUS'schen [[Brechungsgesetz]]es den Transmissions- (T) und Reflexionsgrad (R), welche das Intensitäts- oder Energieverhältnis der beiden Wellen I/I0 darstellen [2−4].

In der [[Ultraschallprüfung]] mit [[Ultraschall-Normal-Prüfköpfe|Normalprüfköpfen]] werden zumeist Longitudinalwellen genutzt, bei der die Schallwellen senkrecht auf eine Grenzfläche auftreffen ('''Bild 2''').

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung2.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px" |Schallausbreitung durch eine Grenzfläche bei Nutzung von Longitudinalwellen a), und bei Verwendung eines [[Ultraschall-Normal-Prüfköpfe|Normalprüfkopf]]s b)
|}

Trifft eine Schallwelle mit dem [[Schalldruck]] P0 aus einem Medium mit der Schallkennimpedanz W1 auf eine Grenzfläche mit der Impedanz W2, dann wird ein Teil der Schallwelle reflektiert und ein Part wird durchgelassen. Die Schallkennimpedanz ergibt sich nach Gl. (2) aus dem Produkt der [[Dichte]] ρ und der [[Schallgeschwindigkeit]] c des jeweiligen Mediums. Die reflektierte Schallwelle weist den Schalldruck PR und

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>W = \rho \ c \!</math>
|(2)
|}

die transmittierte Welle hat den [[Schalldruck]] PD. Aus den Schallkennimpedanzen ergibt sich dann der Reflexionsfaktor R (Gl. 3) und der Transmissions- oder Durchlässigkeitsfaktor T nach der Gl. (4).

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>R=\frac{W_{2}-W_{1}}{W_{2}+W_{1}}</math>
|(3)
|}

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>T=\frac{2W_{2}}{W_{2}+W_{1}}</math>
|(4)
|}

Bei senkrechtem Auffall von Schallwellen auf ebene Grenzflächen tritt also keine Wellenumwandlung auf und bei identischen Medien (W1 = W2) wird R = 0 und T =1, d. h. es existiert ein ungehinderter Schalldurchtritt.

Bei schrägem Eintritt von Longitudinalschallwellen auf ebene Grenzflächen zwischen zwei festen Medien tritt eine Wellenumwandlung infolge [[Reflexion Schallwellen|Reflexion]], [[Brechung Schallwellen|Brechung]] und Aufspaltung der Welle auf ('''Bild 3''') [5, 6]. Die Brechungswinkel der Longitudinalwelle und der Transversallwellen im Medium 1 und 2 berechnen sich entsprechend des SNELLIUS'schen [[Brechungsgesetz]]es ('''Bild 3a'''), wobei die Amplituden entstehenden Wellenarten winkelabhängig sind. Wird abhängig von den Eigenschaften der Medien der Winkel α0 so groß gewählt, dass der Brechungswinkel der Longitudinalwelle größer als 1 ist, dann existiert im Medium 2 nur noch die abgespaltene Transversalwelle. Diese Eigenschaft wird bei den [[Ultraschall-Winkel-Prüfköpfe|Winkel-Prüfköpfen]] technisch z. B. bei der [[Ultraschall-Schweißnahtprüfung|Schweißnahtprüfung]] genutzt ('''Bild 3b''').

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung3.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px" |Schallausbreitung an schrägen Grenzflächen und Entstehung von Transversalwellen a), und Anwendung bei Winkelprüfköpfen b)
|}

==Doppelbrechung==

Bei anisotropen Materialien, wie Kristallen, tritt Doppelbrechung oder Birefringenz auf. Das bedeutet, dass die Anteile einer optischen oder akustischen Welle in Abhängigkeit von ihrer Polarisation mit unterschiedlichen Winkeln gebrochen werden, wodurch zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilwellen entstehen. Diese Teilwellen weisen unterschiedliche [[Brechzahl|Brechungsindizes]] no und nao, der ordentlichen und außerordentlichen Welle auf, wobei der Brechungsindex der ordentlichen Welle oder des optischen Strahls unabhängig von der Ausbreitungsrichtung ist ('''Bild 4''') [2]. Bei der außerordentlichen Welle hängt der [[Brechzahl|Brechungsindex]] von der Ausbreitungsrichtung ab. 
Das heißt, dass für den ordentlichen Strahl oder die Welle das SNELLIUS'sche [[Brechungsgesetz]] der isotropen Materialien gilt, aber für den außerordentlichen Strahl nicht, der selbst bei senkrechtem Einfall in ein doppelbrechendes Material gebrochen wird. Damit haben die Wellenfronten dieser beiden Strahlen auch differierende Ausbreitungsgeschwindigkeiten. Die Differenz Δn = nao – no ist das Maß der Doppelbrechung, wobei das Vorzeichen von Δn die optische Orientierung darstellt und das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten des ordentlichen und außerordentlichen Strahls beschreibt.

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung4.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 4''':
|width="600px" |Aufspaltung in einen ordentlichen und außerordentlichen Strahl bei Doppelbrechung
|}

In der Optik nutzt man doppelbrechende Prismen zur linearen Polarisation von Licht, wodurch die Nutzung von variablen Strahlteilern ermöglicht wird. 
Andererseits kann Doppelbrechung auch bei isotropen Materialien auftreten, wenn elektrische oder magnetische Felder einwirken oder mechanische Spannungen bei Werkstoffen die sogenannte Spannungsdoppelbrechung hervorrufen (Spannungsoptik oder Polarisationsmikroskopie für Last- oder Eigenspannungen). Wird bei der Polarisationsmikroskopie oder der Spannungsoptik an [[Kunststoffbauteil]]en eine Drehung der Probe zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern durchgeführt, dann verändert sich die Helligkeit oder die Farbe des doppelbrechenden und mit [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Eigenspannung]] behafteten Teils, während optisch isotrope Materialien (z. B. getemperte [[Kunststoffe]]) keine Veränderungen im Bild aufweisen.

Akustische Transversalwellen breiten sich im isotropen Festkörper unabhängig von der Ausbreitungs- und Polarisationsrichtung aus, d. h. eine ebene akustische Transversalwelle ist nur dann linear polarisiert, wenn ihre Polarisationsrichtung mit einer Hauptrichtung identisch ist. In Analogie zur optischen Doppelbrechung bezeichnet man diesen Effekt als akustische Doppelbrechung, d. h. beim Auftreten eines Spannungsfelds im Werkstoff ist die Ausbreitung der Transversalwelle nicht mehr von der Ausbreitungs- und Polarisationsrichtung unabhängig [7], wodurch die Analyse der Ausbreitungsgeschwindigkeiten für die Bewertung des Spannungs- oder [[Anisotropie]]zustandes an metallischen [8, 9] und polymeren [10, 11] [[Kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe|Verbundwerkstoffen]] genutzt werden kann. Bei [[Faserverstärkte Kunststoffe|faserverstärkten Kunststoffen]] kann die auftretende akustische Anisotropie zur Detektion der Vorzugs- oder Hauptorientierungsrichtung verwendet werden [12]. Wird die Richtungsabhängigkeit der Tangentialwellen in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Empfängers aufgetragen, dann kann man die [[Faserorientierung]] der Kurzglasfasern zerstörungsfrei nachweisen ('''Bild 5''').

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung5.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 5''':
|width="600px" |Akustische Anisotropie einer 4 mm dicken spritzgegossenen Polypropylen Platte mit 5 M.-% Kurzglasfasern ([[Kurzzeichen]]: PP): Ultraschallamplitude V0 als Funktion des Empfängerwinkels [12]
|}

Mit diesem Verfahren lassen sich auch Texturen an metallischen Werkstoffen, die durch die Herstellung (Walzen, Tiefziehen) entstanden sind, untersuchen. Werden z. B. Rohre aus gewalzten Stahlblechen hergestellt, dann ergeben sich deutliche Eigenschaftsunterschiede in Walz- und Querrichtung, die durch das orientierte Gefüge hervorgerufen werden. Diese Effekte werden anhand der Unterschiede der Ultraschall-Laufzeiten von Longitudinal- und Transversalwellen an einem spannungsarm geglühten Rohrwerkstoff ersichtlich ('''Bild 6''') [13].

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung6.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 6''':
|width="600px" |Richtungsabhängigkeit der Laufzeiten von Longitudinalwellen (links) und Transversalwellen (rechts) nach [13]
|}

Bei starken Walztexturen tritt akustische Doppelbrechung von Transversalwellen auf, welche in speziellen Ausbreitungsrichtungen durch Interferenz der unterschiedlich polarisierten Ultraschallwellen das in '''Bild 7''' dargestellte typische Signalbild hervorruft [13].

[[Datei:ultraschalldoppelbrechung7.jpg]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 7''':
|width="600px" |[[HF-Bild]] bei Doppelbrechung von Transversalwellen nach [13]
|}

'''Literaturhinweise'''
{|
|-valign="top"
|[1]
|Recknagel, A.: Physik – Schwingungen und Wellen, Wärmelehre. Huss-Medien Verlag, Berlin, 16. Auflage (1990), (ISBN 978-3341009826)
|-valign="top"
|[2]
|Eichler, J., Eichler, H. J.: Laser – Bauformen, Strahlführung, Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, 5. Auflage (2003), (ISBN 3-540-00376-2)
|-valign="top"
|[3]
|Demtröder, W.: Experimentalphysik – Band 2: Elektrizität und Optik. Springer Verlag, Berlin, 3. Auflage (2004), (ISBN 3-540-20210-2)
|-valign="top"
|[4]
|Demtröder, W.: Laserspektroskopie – Band 1: Grundlagen. Springer Verlag, Berlin, 6. Auflage (2014), (ISBN 978-3-642-21305-2)
|-valign="top"
|[5]
|Deutsch, V., Platte, M., Vogt, M.: Ultraschallprüfung – Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, (1997), (ISBN 3-540-62072-9)
|-valign="top"
|[6]
|Matthies, K.: Dickenmessung mit Ultraschall. DVS-Verlag GmbH, Berlin, 2. Auflage (1998), (ISBN 3-87155-940-7)
|-valign="top"
|[7]
|Längler, F.: Wissensbasierte Automatisierung und kontinuumsmechanische Erweiterung der Ultraschall-Eigenspannungsanalyse zur Beschreibung des Spannungszustands im gesamten Bauteil. Dissertation (2007), Universität des Saarlands
|-valign="top"
|[8]
|Allen, D. R., Sayers, C. M.: The Measurement of Residual Stress in Textured Steel using an Ultrasonic Velocity Combinations Technique. Ultrasonics 22, (1984) 179–188
|-valign="top"
|[9]
|Schneider, E.: Ultrasonic Birefringence Effect – Its Application for Materials Characterizations. Optics and Lasers in Engineering 22 (1995) 305–323
|-valign="top"
|[10]
|Rheinfurth, M., Döring, D., Solodov, I., Busse, G.: Zweierlei Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Messung der elastischen Anisotropie in faserverstärkten Polymerwerkstoffen. DGZfP-Jahrestagung, Erfurt 2010
|-valign="top"
|[11]
|Weikert, M., Niese, F., Szielasko, K.: Neue Ansätze zur Charakterisierung hochfester Stähle mittels geführter Ultraschallwellen. DGZfP-Jahrestagung, Potsdam 2014
|-valign="top"
|[12]
|Busse, G.: Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 461–528 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
|-valign="top"
|[13]
|Pohl, J., Hildebrand, J., Diemar, A., Großmann, A.: Spannungsmessung an druckbeanspruchten Stahlrohren mittels Ultraschall- und röntgenografischen Verfahren. DGZfP-Jahrestagung, Graz 2012
|}

[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]