Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Если плоская продольная ультразвуковая волна распространяется вдоль некоторой оси 
, то давление в среде описывается уравнением
, (7)
где 
– давление в невозмущенной среде; 
– амплитуда давления в звуковой волне; 
– частота звука; 
– длина звуковой волны.
Опыт показывает, что показатель преломления среды зависит от давления. В большинстве случаев изменение показателя преломления 
пропорционально изменению давления . Показатель преломления среды при наличии звука описывается выражением
, (8)
где 
– показатель преломления в невозмущенной среде; 
– амп-литуда изменения показателя преломления под действием звуковой волны.
Рассмотрим взаимодействие света со звуковой волной (акустооптическое взаимодействие). На рис. 6 показана прозрачная ячейка, заполненная прозрачной средой с показателем преломления . На левую (входную) грань ячейки падает плоская световая волна, распространяющаяся вдоль оси 
. Вдоль оси в объеме ячейки распространяется плоская ультразвуковая волна.
|
|
|
Из выражения (8) следует, что показатель преломления в ультразвуковой волне периодически изменяется вдоль оси с пространственным периодом, равным длине волны . Слой среды, в которой распространяется звук, поэтому можно считать фазовой дифракционной решет-кой. Поскольку области сгущений и разрежений в волне перемещаются вдоль оси со скоростью звука V, рассматриваемая фазовая дифракционная решетка является движущейся. Однако поскольку скорость звука на много порядков меньше скорости света, движение решетки не изменит угловое распределение света при дифракции. Поэтому пространственное распределение дифракционного поля можно рассматривать и для неподвижной решетки с распределением показателя преломления вдоль , определяемым формулой
. (9)
Условие главных максимумов при этом, как и для обычных решеток, определяется формулой (5), которую, учитывая, что период решетки равен длине волны , можно записать в виде
, 
= 0, ±1, ±2, ±3 … (10)
Движение фазовой решетки не изменяет угловое распределение дифрагированного света, однако сказывается на его частоте. Частота дифрагированного света определяется формулой
, (11)
где n0 – частота падающего света; nд – частота дифрагированного света; n – частота звука; – порядок дифракции. Вывод этой формулы можно посмотреть в Приложении 3.
При отражении ультразвуковой волны от верхней грани ячейки (рис. 6) возникает встречная волна, однако ее амплитуда в несколько раз меньше амплитуды падающей волны из-за малого коэффициента отражения на границе жидкость – стекло. Поэтому влиянием интерференции двух встречных звуковых волн можно пренебречь.
Дифракция света на ультразвуке используется в науке и технике для управления лазерным излучением. Соответствующая область физики и техники называется акустооптикой. Акустооптические устройства позволяют управлять амплитудой, частотой, поляризацией, спектральным составом светового сигнала и направлением распространения светового луча, причем с очень высоким быстродействием, недоступным для устройств с механической регулировкой.
