Звуковые волны рассеяние

Если на пути распространения звуковой волны находится какое-либо тело, то происходит, как говорят, рассеяние звука наряду с падающей волной появляются дополнительные (рассеянные) волны, распространяющиеся во все стороны от рассеивающего тела. Рассеяние звуковой волны происходит уже благодаря самому факту наличия тела на ее пути. Кроме того, под влиянием падающей волны само тело приходит в движение это движение в свою очередь обусловливает некоторое дополнительное излучение звука телом, т. е. некоторое дополнительное рассеяние. Однако, если плотность тела велика по сравнению с плотностью среды, в которой происходит распространение звука, а его сжимаемость мала, то рассеяние, связанное с движением тела, представляет собой лишь малую поправку к основному рассеянию, обусловленному самим наличием тела. Этой поправкой мы будем в дальнейшем пренебрегать и потому будем считать рассеивающее тело неподвижным. [c.417]

Здесь правая часть совпадает с выражением для звуковой волны, ответственной за образование стоксовой компоненты Мандельштама — Бриллюэна. Амплитуда первоначально слабой волны, будучи умножена на Е , приведет к росту электрического поля световой волны стоксовой компоненты, что в свою очередь приведет к росту давления и т. д. Такой процесс параметрического усиления будет происходить до тех пор, пока интенсивность рассеянной световой волны не окажется сравнимой с интенсивностью возбуждающего света. [c.599]

Экспериментальная проверка теоретических выводов Мандельштама и Бриллюэна была выполнена Гроссом. Схема расщепления рэлеевской линии рассеяния в различных агрегатных состояниях вещества представлена па рис. 23.13, из которого видно, что в изотропном кристалле происходит расщепление ие па две, а на шесть компонент. Этот результат объясняется тем, что наряду с продольной волной в кристалле распространяются еще две поперечные звуковые волны. Скорость трех волн различна. Их значения, вычисленные из наблюдаемого расщепления, хорошо совпадают со значениями, установленными другими методами. [c.124]

В большинстве случаев звуки распространяются в виде шаровой (вообще расходящейся ) волны, и поэтому уменьшение амплитуд обусловливается как поглощением, так и рассеянием энергии. При распространении длинных звуковых волн, для которых поглощение в атмосфере мало, преобладающую роль играет рассеяние энергии. Для коротких звуковых волн становится заметным поглощение энергии, и в случае наиболее коротких звуковых волн оно играет преобладающую роль. [c.730]

Уменьшение амплитуды волны с расстоянием, обусловленное рассеянием энергии, будет происходить очень медленно. Но зато поглощение ультразвуков, обусловленное вязкостью среды, будет велико, так как оно пропорционально квадрату частоты колебаний ( 165). Поэтому в случае ультразвуков преобладающую роль играет обычно не рассеяние энергии в пространстве, а поглощение ее средой. С этой точки зрения вода является более благоприятной для распространения ультразвуков средой, чем воздух, так как вследствие меньшей кинематической вязкости вода меньше поглощает звуковые волны, чем воздух. Поэтому основное практическое применение ультразвуки нашли в гидроакустике. [c.745]

На формирование акустич. полей в океане заметное влияние оказывают случайные неоднородности скорости звука и неровности границы океана. От взволнованной поверхности океана часть звуковой энергии отражается в зеркальном направлении, при этом в сигнале появляется нерегулярная компонента, обусловленная перемещающимися неровностями поверхности, а частотный спектр его расширяется, В направлениях, отличных от зеркального, распространяются рассеянные компоненты сигнала. Коэф. рассеяния звука поверхностью океана (или дном) т— W/IS, где W — мощность звука, рассеянного участком поверхности площадью S в единицу телесного угла, / — интенсивность падающей звуковой волны. Величина М=10 Ig 7П наа. силой рассеяния. Сила рассеяния звука поверхностью океана в обратном направлении зависит от угла падения волны, её частоты, скорости ветра и составляет от —10 до —60 дБ. [c.462]

Отражение и рассеяние звуковых волн от дна происходит как на границе раздела вода — грунт, так и в самой толще дпа и зависит от строения дна и частоты падающей волны затухание звука в грунте очень велико и обычно линейно растёт с частотой. Модуль коэф. отражения звука лежит в пределах от 0,05 до [c.462]

Рэлей [196] вычислил рассеяние звуковых волн на неоднородностях, все размеры которых малы по сравнению с длиной волны и которые имеют плотность и жесткость, отличные от соответствующих величин для окружающей среды. Он получил результаты для двух разных случаев 1) для рассеяния областью произвольной формы, когда ее плотность и сжимаемость мало отличаются от тех же свойств окружающей среды 2) для рассеяния областью сферической формы, когда ее свойства произвольно отличаются от свойств окружающей среды. В первом случае получается выражение для эффективной площади рассеяния, весьма близкое к выражению, получаемому для дискретной решетки методами теории возмущений. [c.110]

Если неоднородность имеет объем V, а ее сжимаемость и плотность отличаются на Дх и Дб от соответствующих величин (х и б) для окружающей среды, то эффективное сечение рассеяния звуковых волн с длиной Я определяется выражением [c.110]

В случае когда длины волн фононов сравнимы со всеми размерами дефекта, сечение рассеяния нельзя считать пропорциональным некоторой степени частоты. Судя по вычислениям Андерсона [10] для звуковых волн, зависимость рассеяния от длины волны очень чувствительна к соотношению между константой связи и изменениями массы. Для звуковых волн в жидкости, рассеиваемых сферой из другой жидкости, сечение рассеяния может испытать плавный переход от рэлеевского к геометрическому рассеянию- [c.114]

Ядро дислокации представляет собой узкую область вдоль оси дислокации, имеющую существенно отличающуюся структуру, которую можно представить через изменение плотности. Выражение Рэлея для сечения рассеяния звуковой волны на жестком неподвижном цилиндре радиусом г (малого по сравнению с длиной волны) и с осью, перпендикулярной направлению распространения падающей волны, можно записать в виде [c.115]

Набарро [176] рассмотрел рассеяние звуковых волн (длинных волн сдвига) подвижной винтовой дислокацией и показал, что сечение рассеяния порядка А, . Займан [264] представлял дислокацию как жесткий цилиндр, способный свободно перемещаться ( дрожать ) под воздействием поля напряжений падающего фонона, и также получил, что сечение рассеяния к, т. е. [c.117]

Многие характерные особенности дифракции света на звуковой волне можно получить из рассмотрения корпускулярно-волновой природы света и звука. Согласно этому представлению, световой пучок с волновым вектором к и частотой со можно рассматривать как поток частиц (фотонов) с импульсом йк и энергией йсо. Аналогичным образом звуковую волну можно считать состоящей из частиц (фононов) с импульсом ЙК и энергией hQ. Дифракцию света на звуке, иллюстрируемую рис. 9.2, можно рассматривать как сумму отдельных столкновений, каждое из которых заключается в аннигиляции одного падающего фотона частотой со и одного фонона при одновременном рождении нового (дифрагированного) фотона частотой со = со П, который распространяется в направлении рассеянного пучка. Закон сохранения импульса требует, чтобы импульс й(к + К) сталкивающихся частиц был равен импульсу йк рассеян- [c.357]

Таким образом, пучок при дифракции сдвигается по частоте на величину, равную частоте звука. Поскольку при таком взаимодействии происходит аннигиляция фонона, закон сохранения энергии означает, что сдвиг частоты оказывается таким, что со > со и энергия фонона суммируется с энергией аннигилирующего фотона, а это приводит к образованию нового фотона. Из такого рассмотрения следует, что если направление звуковой волны на рис. 9.2 изменить на противоположное так, чтобы падающая световая волна догоняла звук, то процесс рассеяния можно рассматривать как генерацию нового фотона (дифрагированного фотона) и нового фотона, в то время как падающий фотон аннигилирует. В этом случае закон сохранения энергии дает [c.358]

РИС. 9.9. Диаграммы волновых векторов при многократном рассеянии, а — многократное рассеяние разрешено, когда волновой вектор звуковой волны имеет некоторое угловое распределение б — многократное рассеяние запрещено, когда волновой вектор звуковой волны имеет строго определенное направление. [c.381]

Другим видом электрооптической тонкопленочной модуляции является использование двумерной брэгговской дифракции волноводной моды на пространственной периодической модуляции показателя преломления. Периодическое изменение показателя преломления можно получить с помощью периодического электрического поля, создаваемого гребенчатой электродной структурой, показанной на рис. 11.19. Этот случай формально аналогичен случаю брэгговского рассеяния на звуковой волне (см. гл. 9), когда модуляция показателя преломления была обусловлена акустической деформацией. [c.492]

Механизм действия бриллюэновского зеркала можно интерпретировать следующим образом. В данном случае в кювете регистрируется безопорная трехмерная голограмма типа рассмотренной на рис. 9. Отличие заключается лишь в характере реакции светочувствительной среды в случае обычной голографической записи показатель преломления светочувствительной среды изменяется пропорционально интенсивности воздействующего излучения. В соответствии с этим световые сгустки , образовавшиеся в результате интерференции падающего на голограмму излучения, регистрируются средой в виде соответствующих равномерно заполненных сгустков показателя преломления. В случае же бриллюэновского зеркала благодаря специфическим свойствам среды в местах расположения световых сгустков развивается процесс вынужденного рассеяния света на звуке, в результате чего каждый световой сгусток заполняется звуковой волной, распространяющейся в том же направлении, что и излучение, падающее на кювету. Гребни звуковой волны, следующие друг за другом на расстоянии Л, сильно отражают в обратном направлении падающий на них свет, анало- [c.720]

При пересечении неоднородных звуковых волн принципиально возможно перераспределение звуковых полей вне области пересечения, вызванное тем, что одна из звуковых волн прошла по среде, возмущенной другой неоднородной волной конечной амплитуды. Это перераспределение, например, вызванное стационарными вихревыми потоками рассеивающей волны, может происходить без изменения частоты (аналогично обычному рассеянию). Более характерным является рассеяние с образованием волн комбинационных частот (аналогично комбинационному рассеянию). Последний эффект является типично нелинейным. Рассмотренное в литературе рассеяние звука на звуке относится к последнему типу и его правильнее было бы называть комбинационным рассеянием звука на звуке. Как уже отмечалось, под комбинационным рассеянием звука на звуке понимается возможность наблюдения волн комбинационных частот вне области взаимодействия двух ограниченных звуковых пучков. Здесь будет рассмотрено рассеяние в недиссипативной среде без дисперсии, в которой возможна только одна скорость распространения звуковых возмущений (газы или жидкости) особенности рассеяния звука на звуке в твердых телах рассмотрены ниже в гл. 8, 3. [c.90]

Основной принцип получения акустич. голографич. изображений аналогичен оптич. Г. сначала регистрируется картина, полученная в результате интерференции двух звуковых волн — рассеянной предметом и опорной, а затем по полученной записи — акустической голограмме — восстанавливается либо исходное изображение предмета, либо структура рассеянного этим предметом поля на нек-ром расстоянии от него. В акустич. Г., особенно используюш,ей УЗ-вой диапазон частот, восстановление исходного поля по акустич. голограмме обычно производится с помощ,ью когерентного света подобно тому, как восстанавливается оптич. голограмма. С появлением быстродействуюш пх ЭВМ и развитием алгоритмов быстрого преобразования Фурье стало возможным осуществлять цифровое восстановление акустич. голограмм, особенно на низких и звуковых частотах. Для того чтобы оптически восстановить голограмму, её надо сделать видимой. С этой целью применяются различные способы визуализации звуковых полей. Оптич. изображение акустич. голограммы может быть зафиксировано на фотоплёнке и затем восстановлено в когерентном свете. [c.90]

К такому же результату можно прийти, рассматривая рассеяние света как отражение от бегущих звуковых волн. В этом случае физической причиной расщепления является эффект Доплера. Для каждого направления в кристалле имеются две волны, бегущие во взаимно противоположных направлениях. По отношению к световой волне каждая звуковая волна может рассматриваться как зеркало, движущееся со скоростью V в направлении, определяемом углом 0. При отражении света от движущегося зеркала частота световой волны изменяется вследствие эффекта Доплера. Расчет, проведенный Брил-люэном, приводит к формуле (23.10), которая носит название формулы Мандельштама — Бриллюэна, а само явление рассеяния на гиперзвуковых волнах называется рассеянием Мандельштама — Бриллюэна. [c.124]

Электр он-фопонное взаимодействие. Рассматривая порознь тепловые колебания кристаллической решетки и движения обобществленных кристаллом электронов, удается корректно описать энергетические состояния твердого тела. Однако при этом из рассмотрения выпадают ряд важных эффектов, обусловленных взаимодействием электронов и фоноиов. Это взаимодействие проявляется в поглощении или испускании электроном 4юнона (поглощение приводит, в частности, к затуханию в кристаллах звуковых волн) в рассеянии электрона на фононе, что следует рассматривать как один из основных физических механизмов возникновения электрического сопротивления в кристалле в обмене фононами, происходящем между парой электронов, что приводит к взаимному притяжению электронов и обусловливает эффект сверхпроводимости. [c.149]

СПЕКТРОСКОПИЯ (раздел физики, в котором изучают спектры оптические абсорбпионпая изучает спектры поглощения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового света акустическая — совокупность методов измерения фазовой скорости и коэффициента поглощения звуковых волн различных частот, распространяемых в веществе вакуумная — спектроскопия коротковолнового ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, в которой применяют вакуумные спектральные приборы лазерная изучает полученные с помощью лазерного излучения спектры испускания, поглощения и рассеяния света мессбауэровская — метод изучения электрических и магнитных полей, создаваемых на атомных ядрах их окружением микроволновая — радиоспектроскопия электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн нелинейная — методы исследования строения вещества, основанные на нелинейных оптических явлениях оптико-акустическая — метод анализа вещества, основанный на изучении спектров поглощения света, возникающих [c.278]

Флуктуации темп-ры и скорости ветра, визнапныс атм. турбулентностью, приводят к рассеянию авука и соотв. к лек-рому ослаблению расиространяющеися в атмосфере звуковой волны. Это рассеяние. может также прииести к появлении сравнительно слабого звука в зоне тени, [c.142]

ДИФРАКЦИЯ ЗВУКА — отклонение распространения звука от законо) геометрической акустики, обусловленное его волновой природой. Результаты Д. з,— расхождение У 3-пучков при удалении от излучателя или после прохождения через отверстие в экране, загибание звуковых волн в область тони позади препятствий, больших по сравнению с длиной волны л, отсутствие тени позади препятствий, малых по сравнению с к, и т. п. Звуковые поля, создаваемые дифракцией исходной волны на препятствиях, помещённых в среду, на неоднородностях самой среды, а также па неровностях и неоднородностях границ среды, наа. рассеянными полями (см. Рассеяние звука). Для объектов, на к-рых происходит Д. 3., больших по сравнению с X, степень отклонений от геом. картины зависит от значения волнового параметра Р=Укг11), де D — поперечник объекта (папр., поперечник У 3-излучателя или пре- [c.667]

Голографическое 3. использует принцип голографии (рис. 2) и не нуждается в звуковой оптике. Помимо рассеянного предметом поля р па плоскость пространств, детектора 5 направляется т. н. опорная звуковая волна Р(,. Возникающая интерференц. картина стоячих волн (акустич. голограмма) регистриру- [c.72]

П. с, значит, величины действуют не только на элементы среды, в к-рой возбуждено звуковое поле, но и на граничащие с ней поверхности, а также на тела, находящиеся в среде. Так, напр., на взвешенное в акустич. поле тело, размеры к-рого много меньше длины звуковой волны Л, а плотность равна плотности окружающей среды, в звуковом поле действует сила, заставляющая его колебаться вместе с частицами среды. При огличип плотности тела pj от плотности р окружающей среды возникает движение тела относительно среды, причём если pj > р, то оно отстаёт от частиц среды, а если Pi < р — то опережает их. Движение тела относительно Среды вызывает дополнит, двшкение среды (рассеянную волну), а значит, и дополнит, силу реакции, действующую на тело, Напр., на жёсткую сферу радиуса а при а Л в поле плоской бегущей звуковой Волны действует сила [c.85]

РАССЕЯНИЕ ЗВУКА — рассеянне звуковых волн ва пространственно-временных флуктуациях плотности и упругости раал. сред (напр., на поверхности океана, на неровном и неоднородном его дне, на пересечённой местности, на искусств, периодич. структурах и неоднородных поглощающих поверхностях, применяемых для улучшения акустич. свойств больших помещений, на дискретных неоднородностях — воздушных пузырьках и жидкости, твёрдых взвешенных частицах в жидкости или газе, на рыбах и макропланктоне в океане, [c.269]

Р. 3. в кристаллах происходит на примесях, точечных дефектах, дислокациях, плоскостях двойникованин и т. п. Если на длине звуковой волны имеется большое число точечных дефектов и примесей, то осн, роль начинает играть рассеяние на флуктуациях их числа. В поликристаллах большой вклад в Р. з. дают границы зёрен. [c.270]

При Р, 3. на периодически неровных пли нериоди-чески неоднородных поверхностях рассеянное поле состоит ИЗ суперпозиции плоских волн (дпфракц. спектров разл. порядка), распространяющихся в дискретных направлениях, определяемы.х условием Брэгга. Если период неровностей (неоднородносте ) меньше половины длины звуковой волны, то амплитуды всех рассеянных волн (помимо зеркально отражённой волны) экспоненциально убывают при удалении от поверхности и рассеянное поле сосредоточено вблизи поверхности (ближнее поле). [c.270]

Р. с. в твёрдых тел ах существенно отличается от Р. с. в жидкостях или растворах, что связано с большим разнообразием слабозатухающих флуктуаций в виде упругих волн. В аморфном твёрдом теле могут распространяться два типа звуковых волн с разными скоростями продольные, как в жидкости, и поперечные. С ними связаны два дублета в тонкой структуре рэлеевской линии, а центр, компонента спектра рэлеев-ской ЛИВИИ, обусловленная беспорядочным расположением молекул в аморфной среде, очень узка из-за медленной (вследствие диффузии) зволюцип беспорядка. В спектрах Р. с. в кристаллах центр, компонента практически исчезает, а общее число компонент тонкой структуры определяется симметрией кристалла и условиями рассеяния углами падения и рассеяния, поляризациями падающей и рассеянной волн. В анизотропнох кристалле максимально возможное число компонент тонкой структуры 24 одна продольная и две поперечные упругие волны порождают 3 дублета, в к-рых каждая линия расщепляется в общем случае на 4 компоненты [c.282]

Числовой пример-, рассеяние в молибдате свинца. Вычислим долю мощности света с длиной волны 0,633 мкм, которая дифрагирует при выполнении условия Брэгга на звуковой волне в РЬМо04 со следующими характеристиками [c.370]

Пример,- коллинеарное акустооптическое взаимодействие в кристалле LiNbOj. Рассмотрим случай, когда акустическая сдвиговая волна и падающий световой пучок распространяются параллельно оси у кристалла LiNbOj, вдоль которой имеет место акустооптическое взаимодействие. Пусть падающий световой пучок представляет собой необыкновенную волну, поляризованную вдоль оси z (оси с) кристалла, а дифрагированный пучок — обыкновенную волну, поляризованную вдоль оси X кристалла. Звуковая волна, необходимая для реализации такого брэгговского рассеяния, является сдвиговой волной, поляризованной вдоль оси X кристалла. Таким образом, амплитуду поля напряжений можно записать в виде [c.376]

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 ...