Дифракция акустическая

Теория дифракции электромагнитных волн, по существу, состоит из двух частей. Во-первых, эта теория представляет собой совокупность методов решения уравнений Максвелла, т. е. способов теоретического нахождения полей, возникающих при помещении различных тел в поле заданных источников. Во-вторых, она есть совокупность результатов, т. е. качественных и количественных характеристик этих полей. Таким же образом теория дифракции акустических волн есть совокупность методов и результатов, относящихся к решению скалярного волнового уравнения. [c.9]

Об одной задаче дифракции акустической волны для многосвязных и слоистых областей. Третий Всесоюзный симпозиум по дифракции волн, Тбилиси, 1964. Рефераты докладов. Наука , Москва, 1964, 52—54. [c.638]

Книга посвящена акустическим методам и средствам неразрушающего контроля и охватывает задачи дефектоскопии, контроля физико-механических свойств материалов, измерения размеров объектов контроля. Для обоснованного изложения методов и средств контроля в книге рассмотрены физические основы излучения, приема, распространения, отражения, преломления и дифракции акустических волн. Главное внимание уделено физике процессов, не применяется сложный математический аппарат. Основное внимание уделено методу отражения, получившему наиболее широкое распространение в практике неразрушающего контроля. Более кратко изложены методы прохождения, свободных и вынужденных колебаний, акустической эмиссии. Рассмотрено использование методов контроля металлов и сплавов (литья, поковок, проката, сварных соединений), неметаллов и многослойных конструкций. Для двух последних отмечается возможность использования специфических низкочастотных методов. [c.3]

Интересно заметить, что описанные выше явления дифракции акустических волн с образованием основного и ряда побочных концентрических пучков аналогичны световой дифракции. Последняя наблюдается при падении [c.73]

Акустическая дифракция (дифракция звука) — явление, при котором изменяется направление звуковой волны в результате огибания препятствий, захождения звуковых волн в область акустической тени. [c.157]

Основные физические закономерности, свойственные звуку, полностью применимы и для ультразвуковых волн. Наряду с этим малая длина ультразвуковых волн обусловливает и некоторые особые явления, несвойственные волнам звукового диапазона. Направленность излучения звука зависит от соотношения между размерами излучателя и длиной волны (см. 62). Чем меньше длина волны по сравнению с размерами излучателя, тем больше направленность излучения звука. С уменьшением длины волны, кроме того уменьшается также и роль дифракции в процессе распространения волн (см. 57). Поэтому ультразвуковые волны, имеющие сравнительно малую длину волны, могут быть получены в виде узких направленных пучков. В воздухе ультразвуковые волны весьма сильно затухают. Вода по своим акустическим свойствам резко отличается от воздуха. Акустическое сопротивление воды почти в 3500 раз больше, чем воздуха. Следовательно, при одинаковом звуковом давлении скорость колебания частиц воздуха в 3500 раз больше, чем частиц воды. Кинематическая вязкость воды значительно меньше, чем воздуха. Поэтому ультразвуковые волны в воде поглощаются примерно в 1000 раз слабее, чем в воздухе. Этим и объясняется то, что направленные пучки ультразвуковых волн находят широкое применение в гидроакустике для целей сигнализации и гидролокации под водой. Отметим, что использовать для этой же цели электромагнитные волны невозможно, так как их поглощение в воде очень велико. Таким образом, ультразвуковые волны являются, по-существу, единственным видом волнового процесса, который может распространяться с относительно малым поглощением в водной среде. [c.243]

Дифракция света на акустических волнах может быть использована для отклонения пучков оптических лучей (табл. 33.13). [c.873]

Из приведенного исследования видно, что добавочная упругая часть решения сравнима по величине с дифракционной частью акустического решения не только в окрестности ребра клина, но и вблизи фронта дифракционной волны 3, и, следовательно, упругая задача существенно отличается от акустической не только вблизи ребра клина, но, вообще говоря, во всей области дифракции г + го < [ (т + Го) — г ] [c.514]

В книге впервые изложены теоретические и практические аспекты дифракции, рефракции и поляризации. Проанализирован системный подход распознавания образа дефектов на основании применения различных физических свойств акустического поля. Всесторонне рассмотрено влияние анизотропии свойств на параметры ультразвукового контроля. [c.3]

Амплитуда каждого дифрагированного луча в процессе распространения снижается пропорционально (г расстояние от точки ввода вдоль луча), в то время как амплитуда падающей волны остается постоянной. Здесь и далее, где приводятся законы распространения дифракционных волн, подразумевается, что падающая волна имеет плоский фронт. Разумеется, объемные падающие волны, излучаемые акустическими преобразователями конечных размеров, имеют фронты, отличающиеся от плоских, вследствие чего законы распространения волн дифракции отличаются от приводимых. Тем не менее для лучшего понимания свойств волн дифракции целесообразно представлять падающую волну в виде плоской. [c.39]

Дифракция (рефракция) в слоисто-неоднородных средах (дифракция четвертого типа). В соответствии с принятой классификацией дифракция четвертого типа возникает в слоисто-неод-нородных средах. В процессе экспериментальных исследований валков холодной прокатки (ВХП) в их поверхностно-закаленных слоях был обнаружен волноводный акустический канал. Если вдоль оси валка излучить волну таким образом, чтобы лучи пересекали все его поверхностные слои (рис. 1.36), то часть излученной энергии волны может быть принята [c.51]

НАПРАВЛЕННОСТЬ акустических излучателей и приёмников — нек-рая пространственная избирательность излучателей и приёмников, т. е. способность излучать (принимать) звуковые волны в одних направлениях в большей степени, чем в других. В режиме излучения Н. обусловливается интерференцией звуковых колебаний, приходящих в данную точку среды от отд. участков излучателя (в случае многоэлементной акустич. антенны — от отд. элементов антенны). В режиме приёма Н. вызывается интерференцией давлений на поверхности приёмника, а в случае приёмной акустич. антенны — также и интерференцией развиваемых приёмными элементами электрич. напряжений при падении звука из нек-рой точки пространства. В нек-рых случаях, напр. у рефлекторных, рупорных и линзовых антенн, в создании Н. кроме интерференции существ, роль играет и дифракция волн. Аналогичные фнз. явления вызывают Н. эл.-магн. излучателей и приёмников (Н. эл.-магн. антенн), поэтому в теории направленности акустич. и эл.-магн. антенн много сходных понятий, определений и теорем. В зависимости от матем. модели, к-рой можно описать данный излучатель (см. Излучение звука), для расчёта его Н. пользуются разл. теоретич. методами. В случае наиб, простой модели, представляющей собой дискретную (или непрерывную) совокупность малых по сравнению с длиной волны X излучающих элементов, поле излучателя определяется суммированием (или интегрированием) сферич. волн, создаваемых отд. элементами. Для плоских излучателей, заключённых в бесконечные плоские экраны, применяется принцип Гюйгенса. Поле сложных цилиндрич. или сферич. излучателей определяется с помощью метода собств. ф-ций. Наиб, общие теоретич. методы основаны на использовании ф-ций Грина. [c.242]

Акустический и. газодинамический подходы основаны по существу на одной и той же модели среды, с той лишь разницей, что акустика имеет дело с небольшими изменениями параметров состояния по сравнению со средними значениями, а газодинамика — с достаточно большими изменениями параметров. Недостатком газодинамического подхода является невозможность учета процессов релаксации, интерференции, дифракции, отражения и преломления волн. [c.82]

В предыдущем разделе мы видели, что дифракцию света на звуковых волнах можно рассматривать как процесс взаимодействия трех частиц падающего фотона, акустического фонона и дифрагированного фотона. Закон сохранения импульса требует, чтобы три векто- [c.358]

В предыдущем разделе мы рассмотрели кинематические свойства брэгговской дифракции, т. е. сохранение энергии и импульса. Эти законы сохранения приводят к условию брэгговской дифракции, которое дает соотношение между углами падения и дифракции светового пучка. Чтобы ответить на вопрос, а каковы же интенсивность и состояние поляризации дифрагированного пучка, необходимо рассмотреть электромагнитные свойства излучения. Для изучения брэгговской дифракции света на звуковой волне мы используем здесь формализм связанных мод, развитый в гл. 6. Для этого предполагаем, что акустическая волна является плоской и неограниченной, т. е. высшие дифракционные порядки отсутствуют (см. следующий раздел), и что под действием звука связанными оказываются лишь две волны — падающая волна с частотой со и дифрагированная волна с частотой со + Q или со - в зависимости от направления распространения звука относительно падающего оптического пучка. [c.362]

Величина М, определяемая выражением (9.5.28), представляет собой эффективность дифракции акустооптических материалов при данном уровне акустической мощности. Для конкретного вещества величина М определяется неоднозначно, поскольку она зависит также от конфигурации взаимодействия, направления распространения и состояния поляризации волн. [c.369]

Из (9.5.29) следует, что при низкой эффективности дифракции интенсивность дифрагированного света пропорциональна интенсивности звука. Это используется в акустических модуляторах оптического излучения. Для модуляции интенсивности звука используется сигнал, содержащий передаваемую информацию. Эта модуляция затем в соответствии с (9.5.29) преобразуется в модуляцию интенсивности дифрагированного оптического пучка. [c.369]

Максимальная эффективность дифракции равна к /[к + (КЛв/2к) ] и при ХЛ0 > к становится малой. Это угловое отклонение Ав может быть связано либо с рассогласованием лазерного пучка, либо с возмущением акустического волнового фронта из-за конечного размера преобразователя. Последнее соотнощение можно использовать для описания углового спектра плоских волн преобразователя шириной L. Таким образом, измеряя мощность дифрагированного светового пучка в зависимости от Ав, можно получить распределение излучения преобразователя. [c.372]

Поскольку препятствие искажает ультразвуковое поле, то радиационные силы при этом определяются не только изменением потока импульса волны, падающей на препятствие, но и потоком импульса рассеянной волны. Поэтому в задачу о расчете радиационных сил,, действующих на препятствие, входит задача о дифракции акустической волны на препятствии. Кроме того, радиационные силы зависят от отражательных свойств препятствия. Поэтому конкретный расчет радиационных сил будет приведен при описании конкретных радиометрических систем, используемых, в частности, дл измерения интенсивности ультразвука. В данном же параграфе мы получим общие формулы для этих расчетов и расслютрим случай свободного ультразвукового поля. [c.105]

При дифракции акустических волн ( 1-5) акустическая энергия, прошедшая через отверстия и щели, может увеличиться по сравнению с потоком энергии, соответствующим их площади. На практике удобнее иметь дело с зффе тивнай п.зощадью [c.84]

Книга рассчитана на специалистов-хеоретиков,работающих в области теории дифракции акустических, электромагнитных и других волн, и на математиков, интересующихся асинптотическими методами математической физики. [c.2]

В основе ориентационных свойств слуха лежат количественные и фазовые соотношения акустического поля, связанные с внесением в него головы слушателя. В первом приближении можно считать, что форма головы мало отличается от сферической. Таким образом, два звукоприемника—уши — расположены на двух диаметрально противоположных точках сферы с длиной окружности порядка 60 см. Такое устройство звукоприемника, как увидим, оказывается благоприятным, с одной стороны, для сравнительно равномерной слышимости для всех направлений, по которым поступает звук к слушателю, с другой же стороны,. для ориентировки или различения этих направлений. Изменяющийся при повороте головы (или источника вокруг неподвижного слушателя) эффект восприятия звука должен быть в основном отнесен за счет явления дифракции акустических волн при падении последних на два приемника звука, расположенных на сфере ). Иссле- [c.88]

В рамках этого уравнения построена теория Кирхгофа дифракции и интерференции света, которая блестяще подтверждается громадным экспериментальным материалом. Это уравнение описывает правильно также и другие гармонические волны, например акустические, гидродинамические и т.д. Поэтому напрашивается вывод, что оно является универсальным уравнением для описания гармонических волн любой природы. Отметим, что при его выводе частота гармонических волн предполагалась постоянной (ю = onst). Это будет использовано при обсуждении возможного вида уравнения для описания движения частиц с отличной от нуля массой покоя (см. 10, 16). [c.41]

При использовании бистатической акустической системы с разнесенными излучающими и приемными преобразователями амплитуда дифрагированного сигнала резко повышается, в зависимости от увеличения угла дифракции 0 (угла между акустическими осями преобразователей) и может превысить амплитуду зеркально отраженного сигнала. Объясняется это тем, что при увеличении 0 путь, пробегаемый волной обегания — соскальзывания, резко сокращается и, следовательно, затухание ее также уменьшается. В то же время уменьшение коэффициента отражения для зеркально отраженного сигнала приводит к его уменьшению в зависимости от 0. [c.44]

ШеМйи коэффициента затухания, точность определения которого достигает 15—20%, хотя его относительное изменение в зависимости от изменения прочности стеклопластика значительно превышает относительное изменение скорости. То же самое можно отметить и в отношении интенсивности ультразвуковой энергии и частотного спектра импульса. На эти параметры оказывают значительное влияние состояние поверхности изделия, контакт преобразователей с поверхностью материала, явления интерференции и дифракции упругих волн в материале из-за геометрических характеристик изделия. Поэтому па данном этапе развития акустических методов, на наш взгляд, наиболее целесообразным является использование скорости распространения упругих волн. [c.85]

Акустооптичеекое взаимодействие в оптических волноводах. В оптич. волповодах, представляющих собой тонкий слой прозрачного материала на поверхности подложки (т. н. планарные волноводы), возникает взаимодействие оптич. волноводных мод с поверхности ными акустическими волнами (ПАВ), обычно рэлеев-скими. В результате появляется свет, распространяющийся вдоль плоскости волновода, но отклонённый от своего первоначального направления. Для эфф. дифракции необходимо, чтобы в н.поскости волновода световые лучи падали на пучок ПАВ под соответствующим брэгговским углом. Поскольку даже в изотропной волноводной системе скорости распространения разных оптич. мод отличны друг от друга, то при разл. углах падения светового пучка возможна как дифракция света без изменения номера моды, аналогичная обычной брэгговской дифракции, так и дифракция, при к-рой падающий и дифрагированный свет принадлежит к разным волноводным модам. В последнем случае законы дифракции аналогичны закономерностям анизотропной дифракции, возникающей при взаимодействии объемных волн в двулуче-преломляющей среде. В волноводных системах распределение как эл.-магн. полей для оптич. моды, так и поля деформации в ПАВ неоднородно в поперечном сечении волновода. Эффективность акустооптич. диф- [c.49]

Дефлекторы лазерного излучения — необходимые элементы в системах оптич. записи и считывания информации. Они могут быть применены также как модуляторы излучения. Используется либо эл.-оптич. эффект в двулучепреломляюпщх кристаллах либо дифракция на акустич. волнах. Дефлекторы на основе эл.-оптич. эффекта более быстродействующие, чем эл.-акустические, но обладают меньшей эффективностью. [c.462]

Оптические и акустические (см. раздел 6) методы измерения параметров абсо 1ЮТН0Й и относительной вибрации являются бесконтактными волновыми, поскольку основаны на использовании явлений отражения, преломления, дифракции и интерференции волн. [c.125]

При распространении ультразвуковых волн в упругой среде возможна реверберация — постепенное затухание колебаний вследствие повторных многократных отражений. Реверберация может быть объемной (из-за отражений колебаний от граней контролируемого изделия) и структурной (из-за многократных отражений и рассеяния колебаний границами зерен металла). При распространении ультразвуковых волн в упругой среде могут наблюдаться интерференция и дифракция. Интерференция — результат сложения двух или нескольких когерентных колебаний, воздействующих на одну и ту же точку среды. В результате интерференции структура акустического поля вблизи излучателя весьма сложна, и только за пределами зоны Френеля изменение поля приобретает монотонный характер. Интерференция может привести к образованию стоячих волн, характеризующихся тем, что вдоль оси поля наблюдается чередование неподвижных точек и точек, колеблющихся с максимальной ямп.питулой. [c.118]

Импульсные методы измерения скорости звука позволяют измерять число длин волн, укладывающихся на акустическом пути, а также определять фазовые сдвиги, приобретенные волной при отражении от границ разных частей звукопровода. Поскольку вводимые в образец импульсы являются высокочастотными (1—100 МГц), длина волны существенно меньше поперечных геометрических размеров образца, что можно рассматривать как случай свободного распространения волн в полубесконечной среде (случай нормальной дифракции). Это позволяет достаточно точно рассчитывать поправки на создающееся в образце дифракционное поле плоского излучателя, причем эти поправки не зависят от упругих свойств изотропного материала. Для введения з образец звукового импульса используют обычно кварцевый преобразователь который приклеивают в случае работы на о т р а ж е-н и е к одному из плоскопараллельных торцов образца, а в случае работы на прохождение импульса — к обоим торцам. Радиоимпульс от генератора, работаю1цего на основной частоте преобразователя, возбуждает в пьезопреобразователе упругую волну, передающуюся в образец. С помощью пьезопреобразователя в образце можно возбуждать продольную и поперечную волны. [c.262]

Акустооптика изучает взаимодействие оптических волн с акустическими в различных веществах. Возможность такого взаимодействия впервые предсказал Бриллюэн в 1922 г., а затем ее экспериментально проверили в 1932 г. Дебай и Сиарс в США и Люка и Бигар во Франции. При взаимодействии света со звуковыми волнами наиболее интересное явление представляет собой дифракция света на акустических возмущениях среды. При распространении звука в среде возникает соответствующее поле напряжений. Эти напряжения приводят к изменению показателя преломления. Такое явление называется фотоупругим эффектом. Поле напряжений для плоской акустической волны является периодической функцией координат. Поскольку показатель преломления среды претерпевает периодическое возмущение, возникает явление брэгговской связи, как показано в гл. 6. Акустооптическое взаимодействие является удобным способом анализа звуковых полей в твердых телах и управления лазерным излучением. Модуляция света при акустооптическом взаимодействии находит многочисленные применения, в том числе в модуляторах света, дефлекторах, устройствах обработки сигналов, перестраиваемых фильтрах и анализаторах спектра. Некоторые из этих устройств мы рассмотрим в следующей главе. [c.343]

При п - п мы снова получаем брэгговское условие дифракции (9.2.3), если в = в. Для иллюстрации эффекта анизотропии рассмотрим случай брэгговской дифракции в одноосном кристалле (например, в кристалле LiNbOj). Предположим, что как световой пучок, так и акустическая волна распространяются в плоскости, перпендикулярной оптической оси кристалла (оси с). Падающий световой пучок линейно поляризован в направлении, параллельном оси с, так что он отвечает необыкновенной моде кристалла с показателем преломления п. Дифрагированный световой пучок предполагается [c.360]

До сих пор мы рассматривали дифракцию света на неограниченной плоской звуковой волне. В представлении частиц неограниченной плоской волне соответствует частица (фонон) с определенным импульсом и определенной энергией. Брэгговская дифракция рассматривается как сумма отдельных столкновений, в каждом из которых происходит поглощение или испускание фонона фотоном. Эти фундаментальные процессы могут иметь место, только когда сохраняются и энергия, и импульс. Поскольку частота звука существенно меньше оптических частот, для сохранения энергии и импульса требуется, чтобы волновые векторы фотона и фонона образовывали равнобедренный треугольник (см. рис. 9.3). Такая брэгговская дифракция означает, что волна, падающая под углом Брэгга вд — = ar sin (Х/2лЛ), дифрагирует с поглощением фонона. Может ли дифрагированная волна поглотить другой фонон и претерпеть рассеяние на больший угол Для случая неограниченной акустической волны ответ на этот вопрос отрицательный, поскольку в этом случае законы сохранения энергии и импульса не могут выполняться одновременно. Это иллюстрирует рис. 9.9, б. Волновой вектор О соответствует волне, падающей под углом Брэгга вд. Волновой вектор 1 представляет волну, дифрагированную с поглощением фонона. При поглощении другого фонона с тем же волновым вектором К закон сохранения импульса не будет выполняться (рис. 9.9, б). На рис. 9.9, а показаны также многократный или последовательный процесс трехчастичного взаимодействия, который включает в себя поглощение фононов со слегка различающимися волновыми векторами. В последнем случае выполняются как закон сохранения энергии, так и закон сохранения импульса. Таким образом, можно заключить, что многократные процессы рассеяния не могут происходить, когда волновой вектор звуковой волны однозначно определен, как это имеет место в случае неограниченной плоской волны. Многократные процессы рассеяния возможны лишь в том случае, когда акустические волновые векторы К имеют некоторое угловое распределение. Последнее отвечает случаю, когда акустическая волна представляет собой пучок конечного размера. [c.380]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...