Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Для данной длины световой волны Л существует предельная звуковая частота Йкр —— =4лсзк(Л, выше которой брэгговская дифракция невозможна. Эта частота отвечает случаю рассеянии света точно в обратном направлении. Энергия падающего светового излучения распределяется между проходящим и дифрагированным лучани. Интенсивность днфрагирпванного света 1, при брэггпвской дифракции воарастает с увеличением интенсивности звука 1з и длины взаимодействия В =- Гх)сое Ов до тех пор, иока весь падающий световой нотон не окажется дифрагированным.
При дальнейшем увеличении 1„(или толщины звукового пучка В) часть отклоненного света, вновь дифрагирун на звуковой решетке, выходит из акустич. пучка по направлению падающего излучениин. В результате возникает периодич. зависимость интенсивности проходящего 1е и дифрагированного 1х света от 1ак и Б: 1, — 1и, созе ( — )/Мх( „— ), 15 !яэш ( г г Мх!ек ' ) ° ((г) чей определяет интенсивность дифрагированного света.
'она максимальна, если разность оптич. хода Л световых волн, отраженных от соседних максимумов деформации среды, удовлетворяет условию: Л .=- 2Лэ)пО= =Л, т. е. условию Брэгга. Интерференционная картина, однако, возникает г А-А, А,-гдхмй б Рис. 6. о — схема аиФрекции Врегга: Х вЂ” проходящий скет; г— аиФрагироеаиимй скет; б — схема отражения световых лучей от макскмумок леФормации е екукозой копне; А — разность Фаз отраженных лучей. Дифракция света на УЗ в анизотропнон сред е. В анизотропных средах взаимодействовать со звуком может не только обыкновенный луч, подчиняющийся обычныи ааконам оптини изотропных сред, но и необыкновенный, поназатель преломления к-рого зависит от направления распространения света относительно оптич. оси кристалла.
Упругооптич. эффект при определенных условиях приводит к тиму, что дифрагированный свет, возникающий в результате вааимодействия со звуиом обыкновенного луча, оказывается необыкновенным, и наоборот. Геометрич. условия Д. с. на у. в этом случае из-за различия фазовых ско- лишь в том случае, если пучки, отраженные от соседних максимумов знуковои волны, пересекаготся, т. е. выполняется условие: Л1 В э!и Ов =- 2 Ах, ВЛ ( 1. В зависимости от того, какой угол— тупой или острый образует волновой вектор света с направлением распространения звуковой волны, частота дифрагвроианного света равна цгх Ркс. 5.
Заеисимооть интенсивности сеетк, отклоненного к различные цоркцки при циФрекции Романа — Ната от длины езеимокейсткик ь ици ампцитулы нейормации Я, к звуковой зочне. дмгпрлкцИя СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ ростей (покааателей преломления) падающей и рассеянной световых волн отличаются от приведенных выше для изотропных сред. В анивотропной среде свет с разной поляризацией имеет различные скорости распространения. Поэтому условия (3) резонансной дифракции, определяющие геометрию акустооптич. вэаимодейстния, будут выполняться при различ- О О' ных углах паф дения света в зависииости от того, сохраняет диф- Рис.
т. Зависимость угла Брегга Ев и угла лифранции Е' от частоты ( аеукоеой волны прн авиеотролной Лвфракцин Ллн случая ц, > о,. Пунктнрои показана зависимость Ое(у) е ггеотропной среде. рагированный свет поляризацию падающего или нет. Если поляризация но меняется, то угол Врэгга ОБ по- прежнему определяется выражением (б), а угол рассеяния О' =-- ОБ. Дифранция с изменением плоскости поляризации (т. н. аниаотропная дифракция) ииеет место, когда свет падает под углом ОБ, равным Он=огсз)п( — 2( [ф-)- ~1)', (7) где л, — покааатель преломления падающего света, л, — дифрагированного. Угол рассеяния 0' при анизотропной дифракции уже не равен брэгговсному, а равен (, )-Л Л(-:--;11) (2п,~Л Л* и меняется в пределах от — н(2 до -; п)2 (рис.
7). Анизотропную дифракцию можно рассматривать как частичное отражение световой волны от внуковой решетки, происходящее с иаменением поляризации света. Основные особенности анизотропной дифракции заключаются в следующем. 1) При веиаменном угле падения света на акустич.
пучок дифракция имеот место при двух различных значениях частоты звука. Этим аначениям соответствуют различные углы отклонения от направления распространения падающей световой волны (рис. 8). 2) Если плоскость рассеиния не проходит через оптич. ось кристалла, то существует минимальное аначение частоты звУка Пык = = — )ле — лх), ниже к-рого анивотроп- Лг ная дифракция невозможна (рис. 7). 3) Если покааатель преломления не падающей волны больше понаэателя и, рассеянной (~)лх), то существует минимальное значение угла падения: )Г 2(о,— и,) Опнгг — агсз)п )г о при к-ром анизотропная дифракция ещо наблюдается.
Если свет падает на внуковой пучок под углом Ощ;л, то дифракция с поворотом плоскости полнризацни наблюдается при внуковой частоте Ух = — У2ле(ло — л(). Л При иаменении акустнч. частоты вблизи этого апачении брэгговский угол меняется незначительно, в то время нак изменения угла рассеяния 0' существенны. Дифрагпрованный Рие. З. а — схема пифракпигх Брегга в аииаотропной среде е воворотом плоскости полкрвэании: 0 — падающий луч света; ) п г — Лифрагированпые лучи, соответствующие двум раеличкык частотам ввука. Направлении алектрических колебаний световых волн указаны на лучах стрелками (колебании в плоскости рисунка) и точками в кружках (колебании, перпенликулкрные плоскости рисунка); б — еекторвак лиаграмма.
луч при О = Ощ;л выходит из области дифракцин пйд прямым углом к направлению распространения звука (рис. 9). Если же л,; л„то анизотропяаи дифракция имеет место нри любых утлах падения света, однако ДИЗЛККТРИИИ воаможные значения 0' ограничены снизу, т. е. 2(п, — и,) 0' ) агсз)п пэ Наименьшее аначение угла рассеяния соответствует нормальному паде- ) Рис. 9. а — схема аннэотропной дифра»- цив дэк случая прсдельпогс угла падеки» света на эвуковой пучок при к >пц б— векторная диаграмма. нию света на акустнч.
пучок (рис. 10). б) Воаможна ноллинеариая дифракцин, при н-рой направления распространения падающего и дифрагироРис. ! о. а — схема аииэотро э ной ди фракции при пэ л и,; б — векторная диаграмма. Рпе. 11. а — схема аиивотропной коллниеврвой дифракцип; б — вокторная диаграмма; векторы Х, В и В' — коллине- арны. ванного света соввадают (рнс. 11).
Она имеет место, если частота звука РаВНа 1т)п. Применение акустооптической дифракции. Д.с. на у. поаволяет ппределять по иаменению интенсивности света в дифракционных спектрах характеристики эеукоеоэо поля (ээукоеое давление, интсигиэнасть аеука И т. п.), практически не воамущая поля. С помощью Д. с. на у. измеряют поглощение и скорость ультразвука в диапааоне частот от нескольких МГц до нескольких ГГц (в жидкостях) и до нескольких десятков ГГц (в твердых телах), модули упругости 2-го и 3-го порядков, упругооптич. и магнитоупругие свойства материалов. Возможность спектрального анализа авукового сигнала акустооптич.
методами поаволяет исследовать отклонение формы профиля звуковой волны от синусоидальной пз-за нелинейных искажении (См. Нелинейные эффекты). Для ннзкочастотного звуна такое отклонение свпзано с асимметрией в интенсивностях спектров положительных и отрицательных порядков при дифракции Рамана-.Ната. В случае высокочастотного звука нелинейные эффекты проявляютсп в появлении дифракционных максимумов 2-го и более высоких порядков при брэгговской дифранции. Д. с. на у, применнется для модулпции и отклонения спета, в различНыХ устропстнах акугтоостики (в модуляторах света, дсфлекторах, фильтрах). Широко используется Д.
с. на у. при оптико-акустнч, обработке сигналов, для приема сигналоп в УЗ-вых линиях задержки и др. Литл Физическая акустика, под ред. у. Мээона и Р. Терстона, пер. с англ., т. 7, и., 1ч74, гл. 5; такер Йт., Рэмпто н В., Гиперввук в фаэике твердого тела, М„')Е75; Гул я ел Ю, Н., Про клав В. В., Шкерднн Г. 11., эьспехи фиэ. науки, 1673, т. 124, в. 1, с.
61— 111; леманов В. В., шанин пь В., эцисьма в ЖЗТФэ, 1671, т. 13, с. 546 — 53; К1егп цг. К., Соса В. В., сТгапв. 1ККК вЂ” Зоп)св апб 011гаэоюсээ, 1967, т 14, № 3, р. 123 — 34. В. М. Левик. ДИЭЛЕКТРИКИ (и з о л я т ар ы) — вещества, обладающие пчень болыпнм удельным сопротивлением, по к-рым прантичесни нс можот течь постоянный злектрич. ток. Удельное сопротивление Д. лежит в пределах 10ы — 10эв Ом см. Напр., для алмаза оно равно 10м Ом см, для стекла — 10'э Ом см, для кварца— 1,2 10'4 Ом см.
Под действием алектрического поля атомы и молекулы диэлектриков ДЛИНА ВОЛНЫ цоляриэуются, и возникает внутренний дипольный момент, или полнриэация Р, пропорциональная напряженности электрического поля Е: е — 1 Р = — Е = — нЕ, где ь — диэлектрич. 4л е — 1 проницаемость вещества, а н =— 4л дяэлектрич. восприимчивость. В Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
