Оптико-акустический эффект

Исследователя, создающего общую принципиальную схему, обычно не интересует, с помощью каких конструктивных устройств будет выполнен его замысел в задачу исследователя входит лишь найти специальный способ правильного решения поставленной задачи, т. е. подобрать метод, а иногда и несколько методов, с помощью которых может быть получен желаемый результат, определить, какой закон физики или физический эффект следует применить. Например, исследователь решил, что в данном приборе будет использоваться оптико-акустический эффект или эффект Холла. Задача конструктора — найти наиболее совершенное [c.15]

Согласно (2.9.48), нестационарный нагрев среды, например, с помощью лазерного излучения должен вызывать генерацию волн давления. При этом изменение температуры Т в области оптического воздействия определяется уравнением теплопроводности (2.9.5), которое в плоской геометрии задачи дополнительно упрощается Д Э /Э7 . Мы по-прежнему будем использовать модель (2.9.6) - (2.9.7) ддя описания распределенных тепловых источников, инициируемых поглощением лазерного излучения. Тогда, если длительность оптического импульса Тр существенно меньше характерного времени теплопроводности 1/а х> то влиянием теплопроводности на оптико-акустический эффект можно пренебречь. Действительно, в силу [c.177]

Термо- и оптико-акустические эффекты [c.63]

Существует большое число разнообразных типов тепловых П. и. 1) приемники, в к-рых поглощенная энергия непосредственно преобразуется в механич. работу регистрирующего устройства радиометры (см. Радиометрический эффект), п и е в-м а т и ч е с к и е или оптико-акустические приемники (у этих типов II. и. повышение Т, а следовательно, и давлеиия газа приводит к изгибу диафрагмы). 2) Приемники, у к-рых повышение Т приводит к возникновению электрич. сигнала термоэлементы, термостолбики. 3) Приемники, у к-рых повышение Т изменяет физич. свойства приемных элементов, а эти изменения тем или иным методом регистрируются (напр., различные болометры). [c.199]

С помощью непрерывного лазера на органическом красителе с шириной спектра 7 10 см был исследован спектр поглощения атмосферного водяного пара в области 0,59 мкм [3] и аммиака в области 1,06 мкм [34]. На оптико-акустических спектрометрах с импульсными лазерами на рубине и СО2 были измерены пороги нелинейных спектроскопических эффектов в парах Н2О и СО2 [5 проведены исследования формы контура спектральной линии Н2 в сильном поле резонансного лазерного излучения [3], обнаружено уменьшение поглощательной способности в далеком крыле линии Н2О при возрастании интенсивности излучения [6]. [c.198]

Методы абсорбционной лазерной спектроскопии могут быть классифицированы на основе физического эффекта используемого для измерения поглощенной средой энергии из лазерного пучка. В зависимости от способа регистрации поглощенной веществом энергии или мощности можно выделить три основные группы методов абсорбционной лазерной спектроскопии спектрофотометрический, внутрирезонаторный и оптико-акустический. [c.110]

В этом приближении получается внешне одинаковая форма записи продольного эффекта Доплера в оптике и акустике. Действительно, если ui — скорость приемника, 2 — скорость источника акустических волн, распространяющихся в среде со скоростью и, то для изменения частоты можно воспользоваться [c.387]

При изучении потоков с большими до- и сверхзвуковыми скоростями широкое применение получили оптические и акустические методы. Их основное преимущество заключается в возможности производить локальные измерения без ввода в поток каких-либо датчиков. В принципе и оптические, и акустические приборы работают либо за счет изменения параметров при прохождении волн через заданную область, либо при их рассеивании на инородных частицах в потоках. Применение лазеров и голографии, а также доплеровского эффекта в оптике и акустике открывает большие перспективы в изучении полей скоростей и турбулентных характеристик. [c.497]

Если условия синхронизма выполняются для очень большого числа волн, то в результате взаимодействия форма волны уже будет далека от синусоидальной. Квазигармоническое приближение здесь не работает. Однако часто оказывается, что число взаимодействующих волн невелико. Такие задачи очень важны для нелинейной оптики, физики твердого тела, физики плазмы. Например, классической задачей нелинейной оптики является задача о вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна [4, 5] падающая на кристалл световая волна частоты и>1 вызывает модуляцию плотности среды (электрострикционный эффект), возникает акустическая волна частоты Ш2- Происходит отражение света от появившихся неоднородностей, результатом чего является возникновение волны частоты Шз = 1— 2, распространяющейся в обратную сторону (см. рис. 17.1г). Взаимодействие волн при этом в одномерном случае (световая волна с напряженностями электромагнитного [c.360]

Распространение лазерного излучения в средах с дискретными центрами теплопереноса в среду сопровождается акустогидроди-намическими явлениями, вызываюш,ими стохастизацию среды и соответственно процессы нелинейного светорассеяния и самофокусировки пучка [30, 32]. С другой стороны, лазерная генерация акустического излучения может представлять самостоятельный интерес в приложении к проблеме зондирования. Действительно, оптико-акустические эффекты несут информацию как об источнике лазерного излучения, так и о поглощающей излучение газовой и дисперсной среде. Кроме того, искусственно созданный лазерным лучом выносной источник звуковой энергии может быть использован в традиционных, схемах акустического зондирования, например, таких, как излучатель — приемник для определения спектрально-акустических и метеорологических характеристик нижнего километрового слоя атмосферы. [c.200]

Действие оптико-акустических газоанализоторов основано на принципе измерения поглощения газом инфракрасных лучей при этом используется оптико-акустический эффект, заключающийся в звучании газа при воздействии на него прерывистого потока инфракрасной радиации. [c.307]

По сравнению с обычными источниками лазеры с их высокой спектральной интенсивностью существенно повысили предельную чувствительность оптико-акустического метода. Он позволяет при мощности излучения в 1 Вт регистрировать очень малый коэффициент поглощения в газе при атмосферном давлении, когда вся поглощенная энергия переходит в тепло, на уровне 10 см". Это для многих молекул соответствует их относительному уровню концентрации в газовой смеси 10 — 10 %. Оптико-акустический эффект можно использовать и для анализа жидких и твердых образцов при возбуждении в них звуковых колебаний. Однако гораздо чувствительнее этот метод оказывается при регистрации звука не непосредственно в исследуемых образцах, а в находящемся вокруг них газе, формирование звука в котором происходит за счет процесса теплопередачи от поверхности образца. Наиболее перспективен такой метод для определения коэффициента пропускания прозрачных диэлектриков (приблизительно до 10 см ), помещаемых внутрь замкнутой камеры, заполненной каким-либо непоглощающим излучение газом (рис. 11.63, б). Кроме того, он эффективен в спектроскопии сильнопоглощающих сред (рис. VII.63, е), когда газ нагревается за счет поглощенной в образце мощности при отражении. По последней схеме можио [c.442]

Современные аспекты оптино-акустического эффекта значительно шире того, что кратко обсу Кдалось выше. Даже оставаясь в рамках проблемы оптико-акустических источников звука, можно указать на такие эффекты, как переходное оптико- [c.213]

Оптико-акустический метод. В основе метода лежит оптикоакустический эффект, заключающийся в генерации акустических колебаний газом, поглощающим модулированное излучение. В оптико-акустическом спектрометре излучение лазера с перестраиваемой частотой проходит через ячейку оптико-акустического детектора, заполненную поглощающим газом. При совпадении линии излучения лазера с полосой поглощения исследуемых молекул газ поглощает часть энергии лазерного излучения, нагревается и увеличивает давление (акустический сигнал) в замкнутом объеме. Этот сигнал несет информацию о спектральном коэффициенте поглощения молекулярного газа [3]. Акустический сигнал с помощью установленного в боковой стенке ячейки микрофона преобразуется в электрический, поступающий далее в канал усиления и обработки. [c.197]

Оптико-акустический метод очень широко используется для получения количественной информации о спектрах поглощения и параметрах отдельных линий, порогах нелинейных спектроскопических эффектов. Так, с его помощью выполнены измерения коэффициентов поглощения атмосферного водяного пара и метана на отдельных линиях генерации СОг-лазеров [93], СО-лазеров [81] и (НеКе)-лазеров [57], проведены исследования контуров линий поглощения метана [4] и водяного пара [49] в области перестройки длины волны гелий-неонового (3,39 мкм) и рубинового (0,69 мкм) лазеров при вариации давления и состава газовой смеси. [c.198]

Оптико-акустический (ОА) эффект — это генерация акустических волн в веществе в результате поглощения оптического излучения. Впервые это явление было обнаружено Беллом, Тиндал-лем и Рентгеном в 1981 г. Основанный на этом эффекте ОА-метод измерения поглощенной веществом энергии нашел широкое применение в практике. До появления лазерных источников он успешно использовался для решения следующих физико-техниче-ских задач количественного и качественного анализа газовых смесей измерения слабых потоков оптического излучения исследования спектров поглощения газов и паров с низким спектральным разрешением определения времени жизни возбужденных состояний атомов и молекул и т. п. Обзор работ по использованию ОА-эффекта в физико-химических исследованиях с нелазерными [c.133]

Y ( 0 — частота центра линии поглощения, Vл — частота ЛИ) также важен учет сдвига центра линии поглощения давлением. Однако при решении задач атмосферного распространения, построении оптических моделей атмосферы,, оценках погрешностей спектроскопических методов зондирования газового состава этим фактором, как правило, пренебрегали. Причиной этого является недостаток информации о значениях коэффициентов сдвига центров колебательно-вращательных линий молекул атмосферных газов. В [9] приведены результаты измерения коэффициента самосдвига для линии азН (О, 0) полосы V2 аммиака, который втрое меньше коэффициента самоуширения для той же линии и равен (0,10 0,003) см атм Коэффициент сдвига центра линии СН4 3,39 мкм давлением воздуха составляет величину на порядок меньше [2]. Лишь недавно, в описанных в предыдущей главе экспериментах, выполненных на внутрирезонаторном и оптико-акустическом [39] спектрометрах, были измерены коэффициенты сдвига центров линий основного поглощающего газа атмосферы— паров Н2О — в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра давлением воздуха. В [39] сделаны оценки систематических погрешностей, возникающих при решении обратной задачи дистанционного зондирования газового состава и расчетах атмосферного пропускания, обусловленные неучетом этого эффекта. Кратко остановимся на этом вопросе. [c.198]

Эффект Допплера был открыт самим Допплером в 1842 г. на акустических волнах. В дальнейшем теория этого эффекта была перенесена без всяких изменений в отику. При этом предполагалась справедливость волновой эфирной теории света. Место воздуха, в котором распространяются звуковые волны, в оптике занял световой эфир. В остальном все рассуждения в акустике и оптике были абсолютно тождественны. Эфирная теория безвозвратно ушла в область истории. Но акустический эффект Допплера полностью сохранил свое значение. Поэтому имеет смысл изложить здесь теорию этого эффекта. Поскольку, однако, этот том посвящен оптике, мы по-прежнему будем говорить о световых волнах в эфире. Для перехода к акустике слово эфир надо заменить словом воздух , а световые волны — волнами звука. [c.658]

Для увеличения точности В.-о. г. используется ряд методов. Так, напр., флуктуации интерференционных полос из за рэлеевского рассеяния и невзаимные сдвиги фаз за счёт разности интенсивностей встречных волн могут быть уменьшены при использовании источников излучения с широким спектром — полупроводниковых лазеров или суперлюминесцентных диодов. Влияние невзаимных эффектов из-за изменения двойного лучепреломления в волокне при разл. внеш. воздействиях (механич., тепловых, акустических и пр.) может быть ослаблено при использовании одномодовых световодов (см. Волоконная оптика). Т.к. прямое измерение сдвига интерференционной полосы сильно ограничивает точность и динамич. диапазон, в реальных В.-о. г. применяются более сложные методы регистрации, использующие фазовую модуляцию, фазовую компенсацию, гетеродинные методы и т. д. [c.336]

Перейдем к рассмотрению эффектов вынужденного рассеяния эвука. Особенность вынужденного рассеяния по сравнению с обычными трехволновыми резонансными взаимодействиями (в том числе параметрическими) связана с участием во взаимодействиях какой-то специфической моды колебаний, обычно низкочастотной, со своими дисперсионными свойствами. Так, в оптике наблюдается вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), когда такой модой служат молекулярные колебаниЯз вынужденное рассеяние Мандепьштама-Бриллюэна (ВШБ) - на акустических (гиперэву-ковых) волнах, вынужденное температурное рассеяние - на тепловых волнах, концентрационное - на флуктуациях плотности и т.д. Процессы вынужденного рассеяния возможны и в акустике. [c.195]

Затухание ультразвуковых волн вследствие рассеяния. Поскольку рассеянная энергия исключается из энергии первичной ультразвуковой волны, то вследствие рассеяния на скоплении частиц и других неоднородностях среды происходит дополнительное затухание (помимо поглощения и других причин) ультразвуковых волн в процессе их распространения в такой среде. Мерой этого затухания, вносимого одной частицей, может служить эффективное сечение ( поперечник ) рассеяния а ф, которое, согласно его определению (УП.51), как раз и выражает ту долю ультразвуковой мощности, которая теряегся вследствие рассеяния из удельной мощности (т. е. интенсивности) падающей ультразвуковой волны. В случае скопления частиц при отсутствии акустического взаимоделствия между ними общее рассеяние будет равно суммарному эффекту рассеяния от одной частицы. Если речь идет о микронеоднородных средах с теснорасположенными препятствиями, малыми по сравнению с длиной ультразвуковой волны, то такую совокупность неоднородностей можно представить в виде регулярного (равномерного) расположения, на которое накладываются флуктуации их концентрации. Равномерное расположение неоднородностей эквивалентно трехмерной дифракционной решетке и к диффузному рассеянию оно приводить ие будет. В оптике аналогичная ситуация имеет место при распространении света в правильном кристалле световые волны, рассеиваемые каждой молекулой, гасят друг друга во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны. Значит, некогерентное рассеяние будет происходить на флуктуациях концентрации, и если эти флуктуации независимы [c.169]

Для получении оптического изображения его пространство освещается стробоскопически. При правильном сдвиге фаз между взаимно синхронизированными звуковыми и световыми импульсами центры звукового изображения могут быть сделаны видимыми как светящиеся места на темном фоне пространственного экрана методами шлирен-оптики или при помощи эффекта фотоупругостн. Акустическая система линз фокусирует отраженные ультразвуковые нмпульсы в однозначно определенных местах. Ввиду более высокой чувствительности шлирен-оптическим методам получения изображения отдается предпочтение несмотря иа значительно повышенные затраты. [c.298]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...