ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ


ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ

       
(акустооптическая дифракция). При распространении света в среде, в к-рой присутствует УЗ волна, происходит дифракция света. Впервые Д. с. на у. была обнаружена П. Дебаем и Ф. Сирсом (США) и одновременно Р. Люка и П. Бикаром (Франция) в 1932.
Упругие деформации в звук. волне приводят к периодич. изменению показателя преломления и среды, в результате чего в среде возникает структура, аналогичная дифракционной решётке, с периодом, равным длине звук. волны L. Если в такой структуре распространяется луч света, то в среде, помимо основного (0-го порядка), возникают дифракц. пучки света, характеристики к-рых — направление в пр-ве, поляризация и интенсивность — зависят от параметров звук. поля (частоты и интенсивности УЗ, толщины звук. пучка D), а также от угла 6, под к-рым падает свет на звук. пучок. В результате Доплера эффекта при рассеянии на движущейся решётке частота дифрагиров. света отличается от частоты падающего на величину частоты звука.
Интенсивность света в дифракц. максимуме определяется фазовыми сдвигами между волнами, приходящими в точку наблюдения из всех точек объёма вз-ствия. При произвольном 6 эффективность Д. с. на у. h=Im/I0 мала (I0 и Im — интенсивности света в падающем пучке и в дифракц. пучке m-го порядка). Лишь при определённом q световые волны, идущие из разл. точек области вз-ствия, оказываются синфазными и эффективность дифракции возрастает во много раз, т. е. возникает резонансная дифракция. Для неё характерна зависимость эффективности от длины L пути, пройденного светом в области акустооптич. вз-ствия (длины вз-ствия). При достаточно большой L интенсивность дифрагиров. света становится сравнимой с интенсивностью падающего.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ1
Рис. 1. Схема дифракции Рамана — Ната.
Условия возникновения и характер резонансной Д. с. на у. зависят от соотношения между l и L, где l — длина волны света. Для НЧ звука (от неск. десятков МГц и ниже), для к-рого справедливо условие lL/L2<-1, резонансная дифракция имеет место при норм. падении света на звук. пучок (т. н. дифракция Р а м а н а — Н а т а, рис. 1). При этом световая волна проходит сквозь звук. пучок, не отражаясь, а периодич. изменение n под действием УЗ приводит к периодич. изменению фазы прошедшей световой волны. В результате на выходе из акустич. пучка плоская световая волна оказывается модулированной по фазе: её волновой фронт становится гофрированным. Такая волна эквивалентна большому числу плоских волн, распространяющихся под малыми углами друг к другу. В соответствии с этим падающий световой луч разбивается на серию лучей, направленных под малыми углами q'm=ml/L (m=0, ±1, . . .— порядок дифракции) к направлению падающего света. Энергия падающего излучения распределяется среди мн. порядков дифракции симметрично относительно проходящего света.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ2
Рис. 2. Схема дифракции Брэгга.
Резонансная дифракция на ВЧ звуке (на частотах гиперзвука), длина волны к-рого удовлетворяет условию lL/L2>1, наз. брэгговской дифракцией. Она возникает в изотропной среде, если свет падает на звук. пучок под т. н. углом Брэгга (рис. 2) qБ=arcsin((1/2)(l/L)). В этом случае отклонение света происходит только в 1-й порядок дифракции: в + 1-й для света, падающего в сторону, противоположную распространению звука, или в -1-й, если свет падает в сторону распространения звука. Объяснить дифракцию Брэгга можно тем, что падающая под углом к звук. решётке световая волна частично отражается от неё и интерференция отражённых лучей определяет интенсивность дифрагиров. света — она максимальна, если разность опвыходит из звук. пучка под углом q'=qБ. Для фиксированной К существует предельная звук. частота fмакс= 2с/l (с — скорость звука), выше к-рой брэгговская дифракция невозможна. Эта частота отвечает отражению световой волны назад от звук. решётки.
В анизотропной среде брэгговская дифракция может происходить как с изменением поляризации у дифрагированного света, так и без него. В последнем случае картина дифракции аналогична картине брэгговской дифракции в изотропной среде. При дифракции с изменением поляризации брэгговский угол определяется не только соотношением длин волн света и звука, но и оптич. св-вами среды. Продифрагировавший свет выходит из звук. пучка под углом не равным брэгговскому. Дифракция света с данной длиной волны возможна на звук. волнах, частоты .к-рых ограничены не только сверху, но и снизу: fмин
С помощью Д. с. на у. определяются хар-ки звук. полей (звук. давление, интенсивность звука и т. п.), измеряются поглощение и скорость УЗ, модули упругости 2-го и 3-го порядков, упругооптич. и магнитооптич. св-ва материалов. Д. с. на у. применяется в разл. устройствах акустооптики для модуляции и отклонения света, при акустооптич. обработке СВЧ сигналов, для приёма сигналов в УЗ-вых линиях задержки и др.
Дифракция света может происходить не только на вводимой извне звук. волне, но и на собственных упругих колебаниях конденсированных сред (тв. тел, жидкостей) — это т. н. Мандельштама — Бриллюэна рассеяние.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.


.

Смотреть что такое "ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ" в других словарях:

  • дифракция света на ультразвуке — ultragarsinė šviesos difrakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Debye Sears effect vok. Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, f; Debye Sears Effekt, m rus. дифракция света на ультразвуке, f; эффект Дебая Сирса, m pranc. effet… …   Fizikos terminų žodynas

  • ДИФРАКЦИЯ СВЕТА — в узком (наиболее употребительном) смысле явление огибания лучами света контура непрозрачных тел и, следовательно, проникновение света в область геом. тени; в широком смысле проявление волновых св в света в условиях, близких к условиям… …   Физическая энциклопедия

  • Дифракция — первого и второго порядка как интерференция волн, образованных при падении плоской волны на непрозрачный экран с парой щелей. Стрелками показаны линии, проходящие через линии интерференционных макси …   Википедия

  • Дифракция волн — (лат. diffractus  буквально разломанный, переломанный)  явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами… …   Википедия

  • АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИЯ — то же, что дифракция света на ультразвуке. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИЯ …   Физическая энциклопедия

  • МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА — (модуляция оптического излучения), изменение во времени по заданному закону амплитуды (интенсивности), частоты, фазы или поляризации колебаний оптического излучения. Применяется для передачи информации с помощью оптич. сигналов или для… …   Физическая энциклопедия

  • МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА — устройства для управления параметрами световых потоков (амплитудой, частотой, фазой, поляризацией). Простейшие амплитудные M. с. механич. прерыватели светового луча, в качестве к рых используют вращающиеся и колеблющиеся заслонки, призмы, зеркала …   Физическая энциклопедия

  • Акустооптика — Акустооптика  раздел физики, изучающий взаимодействие оптических и акустических волн (акустооптическое взаимодействие), а также раздел техники, в рамках которого разрабатываются и исследуются приборы, использующие акустооптическое… …   Википедия

  • ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… …   Физическая энциклопедия

  • УЛЬТРАЗВУК — упругие волны с частотами прибл. от (1,5 2)•104Гц (15 20 кГц) до 109 Гц (1 ГГц); область частот У. от 109 до 1012 1013 Гц принято наз. гиперзвуком. Область частот У. удобно подразделять на три диапазона: У. низких частот (1,5•104 105 Гц), У.… …   Физическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.