Дифракция света на ультразвуке

Рис. 2. Схема дифракции света на ультразвуке.

В общем случае свет, распространяющийся в среде, в которой присутствует ультразвуковая волна, испытывает дифракцию. Это обусловлено возникновением в звуковой волне упругих деформаций среды, приводящих к периодическому изменению ее показателя преломления п. Образующаяся структура эквивалентна дифракционной решетке с периодом, равным длине волны звука Л. Управляемое изменение амплитуды или частоты (длины) волны ультразвука соответственно изменяет характер процесса дифракции света на ультразвуке, создавая возможность управления амплитудой, фазой и направлением пучка света, проходящего через среду, в которой распространяется ультразвук. В зависимости от соотношения между длинами волн света X, звука Л и длиной их взаимодействия L различают два типа дифракции Рамана—Ната [c.221]

Рис. 7.9. Схема дифракции света на ультразвуке а — дифракция Рамана — Ната б — дифракция Брэгга

В прозрачных твёрдых телах можно наблюдать и дифракцию света на ультразвуке. Особенно хорошо удаётся наблюдать это явление в пластинке кварца, которая сама служит излучателем ультразвуковых волн. На рис. 251 приведена полученная С. Я. Соколовым фотография дифракции света на ультразвуковых волнах в кварцевой пластинке, колеблющейся с частотою 2,98 108 гч. Отметим, что кварцевая пластинка имела в данном случае основную частоту, равную 2,67-10 гц, т. е. колебалась на 1117-й гармонике. Дифракцию света в кристалле кварца удавалось наблюдать до частот 10 гц. [c.384]

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]

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]

Рнс. 234. Спектры дифракции света на ультразвуке (/ = 573 кгц) при разных интенсивностях. [c.387]

В прозрачных твердых телах можно наблюдать и дифракцию света на ультразвуке. Особенно хорошо удается наблюдать это явление в пластинке кварца, которая сама служит излучателем ультразвуковых волн. На рис. 296 приведена полученная С. Я. Соколовым фотография дифракции света на ультразвуковых волнах в кварцевой пластинке, колеблю- [c.490]

К числу параметрических эффектов в широком смысле слова можно отнести и взаимодействия акустических волн с волнами иной природы, о которых коротко рассказывалось в гл. V, 4. Например, дифракция света на ультразвуке есть, по-существу, рассеяние света в среде, плотность которой изменена под действием ультразвуковой полны. Однако таких эффектов мы здесь рассматривать ие будем, а ограничимся случаем чисто акустической [c.145]

Учесть дифракционные эффекты можно приближенно на основе более общих уравнений, чем уравнения геометрической акустики. Это можно сделать с помощью метода плавных возмущений. Идея метода в применении к задаче о рассеянии звука и света полем турбулентных неоднородностей была развита А. М. Обуховым [24]. Отметим, что аналогичный подход был ранее использован С. М. Рытовым при решении задачи о дифракции света на ультразвуке [25J. Введем комплексную функцию [13] [c.179]

На частотах СВЧ диапазона представляют интерес оптические методы изучения нелинейных акустических явлений в твердых прозрачных телах. На рис. 11.5, а изображена схема установки для исследования генерации гармоник продольных волн в кристалле кварца [55]. Свет от неподвижного гелий-неонового лазера 4 падает на исследуемый прозрачный кристалл 2, который может передвигаться вдоль направления распространения звука, сохраняя угол падения света неизменным (используется брэгговская дифракция света на ультразвуке). Этот свет дифрагирует на продольной ультразвуковой волне (использовались частоты от 500 МГц и выше применялся импульсный метод) под углом 0б, удовлетворяющим условию Брэгга sin 0б=Х/2Л, где X — длина волны света и yV длина волны звука (рис. 11.5, б). Поскольку угол 0б зависит от Л, возникающие при распространении ультразвуковой волны гармоники могут быть исследованы независимо, если производить измерения под углами 0б ю), 0б(2 >),. . . Изменение амплитуды гармоники с расстоянием находится путем передвижения резонатора 1 с кристаллом 2 относительно неподвижных источников света 4 и фотоумножителя 3. При малом отношении интенсивностей дифрагированного света к падающему, интенсивность дифрагированного света прямо пропорциональна интенсивности падающего света / и не зависит от частоты акустических гармоник (i/< > и — амплитуды смещения звука основной частоты и второй гармоники), [c.300]

АКУСТООПТИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО материала — см. Дифракция света на ультразвуке. [c.40]

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ [c.126]

Рис. 3. Фотография, иллюстрирующая дифракцию света на ультразвуке. Слева и справа от центрального пятна видны три порядка дифрагированного света.

Измерение 3. п. производят различными приёмниками звука — приёмниками давления и приёмниками колебательной скорости (микрофонами — для воздуха, гидрофонами — для воды). При исследовании тонкой структуры 3. п. следует пользоваться приёмниками, размеры к-рых малы по сравнению с длиной волны звука, в противном случае 3. п. может быть искажено рассеянием на приёмнике кроме того, принимаемые поля усредняются по всей поверхности приёмного элемента, что также искажает измеряемые величины, если размеры элемента не будут малы по сравнению с характерным размером неоднородности 3. п. Визуализация ультразвуковых полей возможна путём наблюдения дифракции света на ультразвуке, методом Теплера (теневой метод), методом электронно-оптич. преобразования и др. [c.140]

Изменение показателя преломления электромагнитной волны под действием упругой волны, а также возникновение упругой волны под действием электромагнитной волны в результате эффекта электрострикции могут быть представлены как взаимодействие Ф. с фотонами. Примерами такого взаимодействия являются дифракция света на ультразвуке, а также спонтанное и вынужденное Мандельштама — Бриллюэна рассеяние. [c.372]

Ф. участвуют во взаимодействиях со всеми элементарными частицами, в т. ч. с фононами (см. Дифракция света на ультразвуке, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.372]

ФОТОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - - см. Дифракция света на ультразвуке, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние. [c.372]

Дифракция света на ультразвуке 126 [c.397]

Адиабатич. флуктуации плотности можно представить как результат интерференции распространяющихся в среде по всевозможным направлениям упругих волн разл, частоты со случайными фазами и амплитудами (т. и. дебаевских волн, к-рые рассматриваются в Дебая законе теплоёмкости). Плоская световая волна, распространяющаяся в такой среде, дифрагирует (рассеивается) во всех направлениях на этих упругих волнах, модулирующих дизлектрич. проницаемость среды. Каждая из упругих волн создаёт пери-одич, решётку, на к-рой и происходит дифракция света аналогично дифракции света на ультразвуке. Максимум интенсивности света, рассеянного на упругой волне с длиной волны Л, наблюдается в направлении 0 (рис.), отве- [c.45]

Акустооптич. М. с. на двулучепреломлении довольно эффективны на низких частотах, а на высокой УЗ-час-тоте преимущество имеют М. с., использующие дифракцию света на ультразвуке. Акустич. волна, распространяющаяся в оптически прозрачной среде, сопровождается появлением в этой среде бегущей периодич. последовательности изменений показателя преломления. Образуется структура, аналогичная дифракцион- [c.181]

Методы измерения С.з. моншо подразделить на резонансные, интерферометрические, импульсные и оптические (см. Дифракция света на ультразвуке . Наиб, точности измерения достигают с помощью импульснофазовых методов. Оптич. методы дают возможность измерять С. 3. на гиперзвуковых частотах (вплоть до [c.548]

Дифракция света на ультразвуке. При работе с ультразвуком в жидкости 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 а сосудом, появляется с)крашеннШ спектр ность ультразвука увеличивать, то кроме основного спектра появляются добавочные ). [c.293]

Такой метод измерения скорости ультразвука часто применяется вплоть до самых высоких частот порядка 10 гц. Измеряя интенсивность спектральных линий при дифракции света на ультразвуке, удаётся также производить весьма точные измерения поглощения ультразвуковых волн в прозрачных для света жидкостях. [c.297]

Для индикации и измерения ультразвука широко используются эффекты, связанные с взаимодействием его со светом (см. Дифракция света на ультразвуке. Визуализация звуковых полей), а также целый ряд явлений, возникающих нод действием ультразвука появление постоянного тока или эдс в полупроводниках (акустоэлектрич. эффект, особенно сильный в пьезополупроводниках) подавление сигнала электронного парамагнитного резонанса в твердых телах (метод, применяемый на гитшрзвуконых частотах) различные вторичные эффекты в мощном ультразвуковом поле (фонтанирование на поверхности жидкости, механическое, химическое или тепловое действие кавитации, постоянные потоки в газах и жидкостях и др.). Нек-рые из типов приемников звукового диапазона могут быть применены в ультразвуковом диапазоне при амплитудной модуляции излучаемого ультразвука звуковой частотой. [c.242]

Высокочастотная модуляция света в первых конструкциях Ф. осуществлялась Керра ячейками [4]. Болое совершенны модуляторы, основанные на дифракции света на стоячей ультразвуковой волне (см. Дифракция света на ультразвуке, Модулятор свста). [c.324]

Важную главу параметрической оптики составляют классические работы по дифракции света на ультразвуке их обзор и библиографию можно найти, например, в книге Борна и Вольфа 5]. В достаточно общей форме вопросы, связанные с распространением электромагнитных волн в средах с переменными параметрами, рассматривались Вриллюэном (см. [6]) этому же вопросу посвящена монография Рытова [7], опубликованная в 1940 г. Наконец, в сравнительно недавнее время вопросы параметрической оптики рассматривались в обзоре Слэтера [8]. [c.11]

Наряду с акустоэлектропикой бурно развивается и другое на-нравление акустики твердого тела — так называемая акустоонти-ка. Предсказанное еще Мандельштамом [17] и Бриллюэном [18] явление дифракции света на ультразвуке было позднее достаточно хорошо изучено [19—23], но особого внимания не привлекло. Одпако необходимость экснериментальной идентификации различных типов упругих волн, возбуждаемых в ньезоэлектриках, и измерения их характеристик, а также потребность в эффективном [c.4]

Периодич. изменение показателя преломления световых волн, связанное изменением плотности в УЗ-вой волне, вызывает дифракцию света на ультразвуке, наблюдаемую на частотах УЗ мегагерцевого — гигагерцевого диапазона. УЗ-вую волну при этом можно рассматривать как дифракционную решётку, 5кериод к-рой определяется длиной звуковой волны. [c.11]

Работа подавляющего большинства акустооптич. устройств основана на явлении дифракции света на ультразвуке. Поскольку угол отклонения дифрагированного света определяется длиной звуковой волны, им можно управлять, изменяя частоту вводимого звука. Этот принции управления направлением светового луча в пространстве положен в основу работы акустооптич. дефлекторов и сканеров. Распределение энергии между основным лучом и дифрагированным регулируется изменением интенсивности звука. Этот эффект используется в приборах, управляющих интенсивно- [c.31]

Изменение плотности среды в звуковом поле приводит к соответствующему изменению показателя преломления для световых лучей, проходящих через этот участок среды. В результате световой поток оказывается промодулированным по фазе, причём характер модуляции определяется в конечном счёте характером изменения звукового давления в среде. Визуализировать эти фазовые изменения можно разными приёмами теневым методом (метод Тендера), методом фазового контраста, голографич. методом и методом дифракции света на ультразвуке. [c.58]

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ (акустооптическая дифракция) — совокупность явлений, связанных с откло-нениехМ от законов прямолинейного распространения света в среде в присутствии УЗ-вой волны. В результате периодич. изменения показателя преломления света п под действием звуковой волны в среде возникает структура, аналогичная дифракционной решётке, к-рая обладает периодичностью УЗ-вой волны и движется вместе с пей со скоростью звука. Если в такой структуре распространяется пучок монохроматич. света, то в среде, помимо основного, возникают пучки отклонённого (дифрагированного) света, характеристики к-рых — направление в пространстве, поляризация ж [c.126]

Рис. 2. Схема наблюдения дифракции света на ультразвуке I — акустооптическая, II — регистрирующая системы 1 — луч лазера 2 — образец 3 — излучатель звука 4 — линза 5 — экран илп диафрагма 6 — фотоприёмник 7 — анализатор 0ОТ — угол отклонения дифрагированного света от направления падающего.

Приёмники ультразвука. Наиболее распространёнными П. у. являются электроакустические преобразователи. К ним относятся в первую очередь пьезоэлектрические преобразователи, магнитострикционные преобразователи, полупроводниковые и пьезополупроводниковые преобразователи, электростатические приёмники и электродинамические приёмники. Приёмники этого типа преобразуют акустич. сигнал в электрический крайне малая инерционность позволяет воспроизводить временную форму сигнала и, следовательно, получать сведения о его фазе, частоте и спектре. В зависимости от конструкции приёмного элемента, а также от функциональных особенностей применяемой с приёмником электронной схемы электроакустические преобразователи могут служить приёмниками звукового давления, колебательной скорости, ускорения, смещения. Термические приёмники используются в основном для измерения интенсивности звука они имеют значительную инерционность. Благодаря большой инерционности усреднённые по времени показания дают приёмники механич. типа — Рэлея диск и радиометр. Первый служит для измерения амплитуды колебательной скорости, второй — для измерения радиационного давления, т. е. плотности звуковой энергии и интенсивности звука. Звуковое давление и интенсивность звука могут измеряться также различными оптич. методами (напр., по дифракции света на ультразвуке), основанными на изменении показателя преломления среды под действием акустич. колебаний, возникновении двойного лучепреломления и других оптич. эффектов в звуковом поле. [c.269]

Обширные возможности для индикации УЗ представляют различные оптич. методы, применяемые от низких УЗ-вых до гиперзвуковых частот в широком динамич. диапазоне (см. Визуализация звукового поля, Дифракция света на ультразвуке). Дополнительными достоинствами этих методов являются возможность измерений внутри твёрдых тел, отсутствие возмущения акустич. поля, безынерционность, свобода от электромагнитных помех. Их применение, естественно, ограничено оптически прозрачными средами. [c.272]

Методы измерения С. з. можно подразделить на резонансные методы, метод интерферометра, импульсные методы, оптич. методы (см. Дифракция света на ультразвуке). Наибольшую точность измерения можно получить, используя импульсно-фазовые методы. Оптич. методы дают возможность измерять скорость на гиперзвуковых частотах, вплоть до 10 — 10 2 Гц. Точность измерения С. з. зависит от того, надо ли получпть абсолютные значения С. з. (как, напр., при определении модулей упругости твёрдого тела), или же можно ограничиваться относительными измерениями С. 3. при изменении к.-л. внешних параметров, напр, в зависимости от темп-ры или магнитного поля или же в зависимости от наличия примесей и дефектов. Точность абсолютных измерений на лучшей аппаратуре составляет около %, тогда как точность относительных измерений достигает величины порядка 10 %. [c.329]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...