ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дифракция света на ультразвуке из "Звуковые и ультразвуковые волны Издание 3 " Дифракция света на ультразвуке. При работе с ультразвуком в жидкости Дебаем и Сирсом в Германии и Люка и Бикаром во Франции было обнаружено чрезвычайно интересное явление. Оказывается, что если в какой-либо прозрачной для света жидкости возбуждать ультразвуковые волны и пропускать через сосуд с этой жидкостью белый свет, например солнечный свет или свет от электрической лампы, то после прохождения света через длиннофокусную линзу на экране, поставленном за сосудом, появляется окрашенный спектр если интенсивность ультразвука увеличивать, то кроме основного спектра появляются добавочные. [c.284] Мы видели, что решетка из проволок, стоящая на пути распространения ультразвуковых волн, приводит к появлению дифракции дифракционная картина за решеткой (рис. 175) меняется в зависимости от того, в каком отношении находятся длина ультразвуковой волны и расстояние между проволоками. Подобно этому оптическая штриховая решетка приводит к дифракции световых волн получающаяся за решеткой дифракционная картина различна для световых волн разной длины волны. Для белого света получается совокупность дифракционных картин каждой из световых волн, присутствующих в нем за решеткой образуется результирующая дифракционная картина в виде ряда окрашенных спектров. [c.285] Дифракционная решетка представляет собой прибор, позволяющий производить спектральный анализ света, подобно тому как анализаторы звука, о которых мы говорили выше, дают возможность определять спектр звука. [c.285] Жидкость, в которой распространяются ультразвуковые волны, ведет себя подобно обычной дифракционной решетке. При этом роль штрихов решетки играют периодические изменения коэффициента преломления, возникающие благодаря периодическим изменениям плотности жидкости при прохождении через нее ультразвуковых волн. [c.285] На рис. 177 изображена схема установки для наблюдения дифракции света на ультразвуке. Пластинкой кварца, возбуждаемой на своей собственной частоте ламповым генератором, в сосуде с жидкостью создаются ультразвуковые волны. От электрической лампы перпендикулярно к направлению распространения ультразвука через сосуд проходит плоско-параллельный пучок света, образуемый щелевой диафрагмой и конденсорной линзой. [c.285] Рис 177. Схема установки для наблюдения дифракции света на ультразвуковых волнах. [c.286] Получаемая картина аналогична дифракции ультразвука на решетке из проволок (рис. 175), где мы также можем видеть спектры 0-го, 1-го и 2-го порядков. [c.286] Почему жидкость с распространяющимися в ней ультразвуковыми волнами служит дифракционной решеткой для света Ведь жидкость прозрачна и там, где имеется сгущение и там, где имеется разрежение. [c.286] Так как вжидкости распространяются продольные ультразвуковые волны, то сжатия и разрежения движулся в виде слоев, параллельных поверхности излучающей пластинки, и свет проходит вдоль этих слоев. Мы говорили уже, что коэффициент преломления света в областях сжатия больше, чем в областях разрежения, поэтому слои сжатия и разрежения представляют собой также слои с максимальными и минимальными значениями коэффициента преломления. [c.287] Скорость света во много тысяч раз больше, чем скорость звука в жидкости, поэтому за время, в течение которого свет успеет пройти через сосуд, слои сжатия и разрежения практически останутся на месте для света они как бы неподвижны, хотя и движутся на самом деле со скоростью звука. При своем распространении вдоль фронтов ультразвуковых волн световые лучи концентрируются около осей слоев сгущения, где скорость света минимальна эти слои служат для лучей света своеобразными коридорами . На рис. 178 построен ход световых лучей в таком коридоре лучи заворачивают из областей разрежения в области сжатия, и максимальная интенсивность света будет на оси слоя сжатия, минимальная же — на оси слоя разрежения Поэтому, несмотря на прозрачность как сгущений, так и раз режений, жидкость, в которой распространяются ультра звуковые волны, ведет себя подобно дифракционной решет ке слои разрежения играют роль штрихов, а слои сгуще ния — роль просветов. Расстояние между штрихами в обыч ной дифракционной решетке называется постоянной решетки Для бегущих ультразвуковых волн постоянная решетки равна, следовательно, длине ультразвуковой волны. Если в сосуде с жидкостью, образуются стоячие ультразвуковые волны, дифракционная картина мало чем отличается от дифракции на бегущих ультразвуковых волнах. Постоянная этой решетки также равна длине ультразвуковой волны. [c.287] Такой метод измерения скорости ультразвука часто применяется вплоть до самых высоких частот порядка 10 гц. Измеряя интенсивность спектральных линий при дифракции света на ультразвуке. [c.288] Направление распространения света. [c.288] Интенсивность света будет при этом достигать максимума в том случае, если пластинка кварца установлена так, что угол 0/2 между направлением падающего вета и фронтом звуковой волны удовлетворяет брэгговскому условию (см. рис. 152). [c.289] На рис. 179 даны фотографии дифракции света на стоячих уль-гразвуковых волнах для десяти различных интенсивностей ультразвука мы видим, что по мере увеличения интенсивности число боковых линий постепенно увеличивается. На последнем снимке присутствуют уже спектры до 4-го порядка включительно. Мы видим также, как перераспределяется интенсивность линий интенсивность проходящего луча (центральная линия) постепенно уменьшается, зато появляются спектры все более л более высокого порядка. [c.289] Закроем например центральный пучок и соберем при помощи збъективавсе боковые линии. При изменении амплитуды на-[]ряжения, подаваемого на излучающий ультразвуковые волны кварц, в такт с этими изменениями будет изменяться и янтенсивность света, собранного объективом. Такие модуляторы света применялись в телевидении. [c.289] По мере роста интенсивности порядок спектров увеличивается. [c.289] Вернуться к основной статье