Энергия и импульс в плоской звуковой волне

ЭНЕРГИЯ И ИМПУЛЬС В ПЛОСКОЙ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЕ [c.71]

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]

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]

В принципе этот метод совершенно аналогичен описанному в 3 настоящей главы методу эхолота, применяемому для обнаружения погруженных подводных лодок, для измерения глубин и т. п. Основное его отличие от применения эхолота в гидроакустике заключается в том, что здесь используются более высокие частоты (1—10 мггц). Основное его преимущество перед методом просвечивания состоит в том, что и излучатель и приемник при методе отраженных импульсов располагаются на одной стороне испытуемого образца, который, следовательно, должен иметь лишь одну более или менее плоскую поверхность форма же образца не играет никакой роли. Кроме того, данный метод обладает по сравнению с методом просвечивания большей чувствительностью. Так, например, дефект, отражающий лишь 5% звуковой энергии, вполне уверенно обнаруживается на фоне мешающих импульсов, не превосходящих по величине 1—2%. При испытании по методу просвечивания такой дефект уменьшил бы силу прошедшего сквозь него звука до 95%. Уменьшение силы звука на 5%, конечно, не удалось бы установить, так как в общем случае сила прошедшего сквозь образец звука вследствие неидеальной связи излучателя и приемника с образцом, образования стоячих волн и других причин колеблется в пределах нескольких процентов. [c.444]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...