高分子溶液於流場下，會因流場大小的不同，造成高分子鏈被拉伸、旋轉與變形的程度不同，因此我們可以藉由流變儀搭配光學雙折射系統，量測高分子鏈於不同流場下的變化情形。 

何謂雙折射？

當光經過非均向介質，會分解為兩道不同路徑的折射光，其一恆遵守折射率定律的正常光（ordinary ray, o-ray），其光的偏振方向，即電場振動方向是垂直於光軸，另一道即是違反折射率定律的光為異常光（extraordinary ray, e-ray），其光的偏振方向是平行於光軸。當光於雙折射材料中傳播時，因其具有兩個不同方向的主軸，光在兩軸中前進時的速度分別為 C1、C2，且 C1>C2，因此我們將軸向 1 稱為快軸（fast axis），軸向 2 稱為慢軸（slow axis）。所以光在兩分量間會有相位延遲現象產生，稱為光波相位差，我們即可從相位差中推得折射率差。 

流變雙折射

高分子溶液的流動光學雙折射（flow birefringnece）有兩個來源：本質的雙折射（intrinsic birefringence）和形狀的雙折射（form birefringence）。前者與高分子片段的非均向性極化有關，當鏈的構形發生改變時，鏈局部的非均向性會變成巨觀的非均向性，因而造成本質的雙折射。後者與高分子片段密度的非均向性相關，在稀薄溶液系統中較為重要。 

分析與量測

本實驗的光學雙折射主要基於 Frattini 和 Fuller 的相位調變系統來作量測 [Frattini and Fuller J. Rheol. 28, 61 (1984)；Fuller et al. (1985)]。假設 δ 和 χ 分別代表樣品的相位延遲量和方位角，I 為接收器量測到的光強，I0 為光彈調變器上的入射光強；δm 代表光彈調變器的相位延遲量，δm= Asin(ωt)，其中 A 為相對相位振福，ω 為光彈調變器的共振頻率。我們即可從探測器上得到光強並推算出： 

進而利用應力–光學定律進行檢測 C=△n tan (2χ)/2σ 

應力–光學定律目的主要為了將光學特性轉換成流變特性。高分子流體於流場下，因流場產生的應力場使其具光學的非均向性，其主應力差值的張量與折射率差值的張量成一比例關係，其比例即為應力－光學常數 C。因此，我們可利用此比例關係來進行檢驗。 

實驗裝置

實驗範例一：固態材料（四分之一波片）量測

實驗範例二：聚苯乙烯溶液的雙折射量測

以分子量 200 萬之聚苯乙烯溶於 DOP 下，配置 10 wt% 的溶液進行量測，利用應力–光學定律進行檢測。 

原理

利用同調入射光於撞擊粒子後產生之散射光，其光程差於接收器產生的干涉原理，經由適當分析可推知溶質在溶液中的結構與動態情形。 

應用

SALS 之量測角度範圍一般為 1° ≦ θ ≦ 10°，多半作為較大尺度結構解析之用途。其應用範圍可為高分子材料之混合（mixing）、分層（demixing）、相變化（phase changes）、結構破壞 （structure break-up）、與結構整合（structure build-up）等相關研究。 

實驗裝置與示意圖

實驗校正

簡介

流動光散射與一般光散射最大不同，在於流場下可同時觀測流體的機械性質及微觀結構變化，以更直接掌握高分子於加工過程中其微結構與分子型態的變化。此外本系統亦可搭配光纖，利用其體積小、可彎曲的特點而有效增加量測系統的靈活度。

原理

當所施加的剪切速率（shear rate）足夠壓制高分子鏈本身的轉動擴散（rotational diffusion）運動，此時高分子鏈的構形將偏離其於靜止狀態下的特性，並逐漸朝流動方向伸展與排向，同時造成高分子鏈大小與形狀（orientation）不同程度的改變（deformation）。藉由測量方向角（orientation angle，χ）以及使用 Zimm-plot 分析其迴旋半徑 Rg，可得知流場下高分子鏈的拉伸與排向的程度。

實驗分析

實驗裝置

本系統需依照流變儀之立體條件所設計，包含光學夾具、折射率匹配槽，雙圓心旋轉桌板等皆需自行設計。其中，雙圓心旋轉台之操作原理為，選定入射光及偵測器夾角 θ 後，即固定散射向量 q 的大小。此時轉動桌板後散射向量 q 與梯度方向 G 的夾角 ψ’即可任意改變。