Диффракция звуковых волн стоячих звуковых волнах

Фиг. 211. Схематическое изображение частотных соотношений при диффракции света на стоячей звуковой волне.

Если жидкость содержит мелкие частицы, то, как это показано в п. 2 настоящего параграфа, они должны собираться в пучностях стоячей звуковой волны, находящихся, как известно, на расстояниях Х/2 друг от друга (см. фиг, 210). После выключения звуковой волны в течение короткого времени еще остается периодическое распределение частиц. Поскольку периодичность плотности частиц в жидкости соответствует постоянной решетки Х/2, диффракция света определяется уравнением [c.500]

Крайне важно, что метод косвенного наблюдения ультразвуковых волн при помощи диффракции света может быть применен как к бегущим, так и к стоячим волнам. В первом случае мы имеем дело с ультразвуковой решеткой, движущейся со скоростью звука перпендикулярно к направлению распространения света. В этом случае будет иметь место эффект Допплера для света. Если луч света частоты v , падающий перпендикулярно на звуковую волну, отклоняется при этом на угол то первоначальная скорость света С изменяется на величину где с—скорость звуковой волны. Частота света к-го диффракционного порядка определяется вследствие эффекта Допплера следующим выражением [c.171]

До сих пор мы рассматривали только случаи бегущих звуковых волн. Раман и Нат [1660] применили свои расчеты также к диффракции света на стоячих звуковых волнах. Представим себе последние состоящими из двух распространяющихся навстречу друг другу бегущих волн тогда формула (150), определяющая фазовую модуляцию световой волны, примет вид [c.182]

В своих двух дальнейших работах [1661, 1662] Раман и Нат развили и обобщили теорию диффракции света на ультразвуковых волнах. Решение волнового уравнения для случая распространения света в среде с коэффициентом преломления, изменяющимся во времени и пространстве, и представление световой волны с гофрированным фронтом, выходящей из звукового поля, в виде бесконечного количества плоских волн с различными направлениями распространения, дает возможность получить при помощи разложения Фурье правильные значения углов диффракции и приведенных выше в этом пункте частот Допплера как для стоячей, так и для бегущей волн. Из этой теории следует, по- мимо существования фазовой решетки, также наличие амплитудной решетки, не вытекающее из первой приближенной теории отсюда неизбежна асимметрия в распределении интенсивности диффракционных спектров справа и слева от главного максимума, возникающая при косом падении лучей света. Нат [1399, 14001 решил при помощи разложения в ряд дифференциальное уравнение для случая, когда периодическое изменение коэ ициента преломления представлено простой синусоидальной функцией. [c.189]

В упоминавшихся до сих пор исследованиях, проведенных для проверки теории Рамана—Ната, диффракция света осуществлялась на звуковых волнах в жидкостях. Голлмик [722] первым измерил интенсивность света в диффракционных максимумах разных порядков при диффракции на звуковых волнах в воздухе (см. выше в этом пункте). При этом он не нашел совпадения с теорией ни для стоячих, ни для бегущих волн. Напротив, в обоих случаях наблюдалось равномерное спадание интенсивности света с увеличением порядкового числа соответствующего диффракционного спектра. Причину, вероятно, надо искать в слишком большой глубине (/=6 см) звукового поля. При большой глубине звукового поля не выполняется предположение о прямолинейном распространении света (см. ниже в этом пункте). [c.184]

Для получения неискаженной модуляции нужно обращать особое внимание на получение действительно стоячей волны, что достигается точной установкой отражателя. Диффракция света имеет место и при наличии бегущей волны, однако пульсация света с частотой 2/ в этом случае отсутствует (см. гл. III, 4, п. 2). Образование стоячей волны зависит далее от однородности излучаемого кварцем звукового поля. Эту однородность можно контролировать теневым методом и, Как показал Мэркс, ее можно корректировать в широких пределах установкой отражателя и напряжением на кварце. Целесообразно возбуждать кварц на частоте, несколько меньшей его собственной частоты. При желании изменять частоту стробоскопиро-вания 2/ путем изменения настройки излучателя возникает необходимость перемещения отражателя, обеспечивающего получение стоячей волны. Поэтому такую перестройку нельзя осуществить очень быстро. Это, однако, оказывается возможным, если, согласно Джакомини [703, 704], применять для диффакции света не стоячую звуковую волну, а две бегущие волны, распространяющиеся в противоположных направлениях и последовательно пронизываемые световым пучком. Для этой цели можно использовать, например, ультразвуковую ячейку, изображенную на фиг. 290. [c.407]

Это практически показали Гидеман и Хёш [874], которые возбуждали стоячую звуковую волну в стеклянном бруске при помощи приклеенного к бруску кварца. Если, кроме того, поместить стеклянный брусок между двумя призмами Николя, то можно-в соответствии с углом между плоскостью поляризации анализатора и фронтом звуковой волны использовать для стробоскопии как продольную или поперечную составляющие звуковой волны, так и обе эти составляющие вместе. При использовании диффракции света на продольных упругих волнах можно для освещения исследуемого периодического процесса использовать либо только центральное пятно, либо только свет диффраги-рованных спектров, экранируя центральное пятно. В последнем случае опять-таки можно обеспечить почти 100-процентную модуляцию яркости. Само собой разумеется, что вместо стеклянного бруска с посторонним возбуждением можно применять кварцевый кристалл, в котором пьезоэлектрическим путем возбуждаются собственные колебания высшего порядка. [c.408]

Позднее Номото описал еще один метод, позволяющий сделать видимыми стоячие ультразвуковые волны. Его отличие от метода Бахэма, Гидемана и Асбаха состоит в том, что в оптической установке отсутствует объектив 0 (см. фиг. 240) параллельный пучок света, проходящий через звуковую волну, образует на экране 5 систему светлых и темных полос, расстояние между которыми не меняется с удалением экрана от кюветы. Особенность этого метода, который также основывается на явлении вторичной интерференции световых пучков, получаемых при диффракции на звуковой волне, заключается в том, что видимость полос меняется по мере изменения расстояния О до экрана. Имеются области, где полосы выражены особенно отчетливо, и места, где они почти полностью исчезают. [c.195]

Бёммель [293, 294] применил чисто оптический метод измерения скорости звука в газах на частотах выше 1—1,5 мггц. Как мы уже упоминали выше, интерферометрические измерения на столь высоких частотах весьма затрудняются тем, что ввиду сильного поглощения образование стоячих волн возможно только при очень малых расстояниях между излучателем и отражателем. Кроме того, при сравнительно большой длительности таких измерений в результате поглощения происходит сильное нагревание газа, что приводит к возникновению температурных градиентов как вдоль звукового пучка, так и между звуковым пучком и окружающей средой. Для избежания этих затруднений Бёммель использовал при своих измерениях явление диффракции света на ультразвуке на применявшихся им высоких частотах угол диффракции для спектров первого порядка достаточно велик. [c.316]

Каррелли, Бранка и Поррека [2618, 4639, 4640] установили, что при диффракции света в коллоидном растворе крахмала в воде (концентрация - 0,1 г л) в стоячей ультразвуковой волне диффракционные полосы четных порядков остаются видимыми в течение нескольких секунд после выключения ультразвука, в то время как диффракционные полосы нечетных порядков мгновенно исчезают. Длительность сохранения диффракционной картины после выключения ультразвука повышается при увеличении интенсивности и продолжительности действия ультразвука. Аналогичное явление наблюдалось также в коллоидных растворах крахмала в спирте, белка в воде, поливинилового спирта в ами ловом спирте, сульфата бария и каломели в воде. В бегущих ультразвуковых волнах это явление не наблюдается. Его можно объяснить следующим образом. На стоячей звуковой волне свет диффрагирует как на диффракционной решетке, постоянная которой равна длине звуковой [c.499]

Каррелли и Поррека [4639] доказали правильность этого объяснения, измерив распределение интенсивности света в диффракционной картине. Они обнаружили, что для звуковой волны в коллоидном растворе распределение освещенности в диффракционной картине заметно отличается от распределения освещенности для чистой жидкости, даваемого теорией Рамана и Ната (см. гл. П1, 4, п. 2), а именно полосы четного порядка характеризуются повышенной интенсивностью. Приведенное выше объяснение можно доказать также следующим образом. Как было отмечено в гл. П1, 4, п. 2, интенсивность света, диффрагированного стоячей звуковой волной, модулирована с удвоенной частотой ультразвука. Это, однако, не будет иметь места для света, диффрагированного скоплениями частиц, отстоящих на Х/2 друг от друга. Поэтому сли исследовать степень модуляции света в отдельных диффракционных порядках при диффракции света на стоячей звуковой волне в коллоидном растворе, то для нечетных диффракционных порядков следует ожидать 100-процентной модуляции, а для четных—лишь незначительной модуляции. [c.500]

Висс [2182, 2183] разработал также систему ультразвукового интерферометра с оптической регистрацией резонансных точек. При проектировании изображения освещенной щели сквозь звуковой пучок между кварцевым источником и отражателем на экран наблюдается описанная в гл. III, 4, п. 2 диффракция света на ультразвуковых волнах. Число и интенсивность диффракционных спектров зависит от силы звука интенсивность достигает максимума при образовании стоячих волн, когда между кварцем и отражателем укладывается целое число полуволн. Таким образом, изменение положения отражателя приводит к периодическому изменению диффракционной картины, позволяющему осуществить запись (например, на непрерывно движущейся фотопленке), удобную для последующей обработки. Точность измерений на такой установке составляет, согласно Биссу, 0,2 /oq. [c.222]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...