大學(xué)物理聲光效應(yīng) 實驗報告模板

ID:156885 · 發(fā)表于 2016-12-24 11:30

物理實驗報告模板

實驗原理：若有一超聲波通過某種均勻介質(zhì)，介質(zhì)材料在外力作用下發(fā)生形變，分子間因相互作用力發(fā)生改變而產(chǎn)生相對位移，將引起介質(zhì)內(nèi)部密度的起伏或周期性變化，密度大的地方折射率大，密度小的地方折射率小，即介質(zhì)折射率發(fā)生周期性改變。這種由于外力作用而引起折射率變化的現(xiàn)象稱為彈光效應(yīng)。彈光效應(yīng)存在于一切物態(tài)。如上所述，當(dāng)聲波通過介質(zhì)傳播時，介質(zhì)就會產(chǎn)生和聲波信號相應(yīng)的、隨時間和空間周期性變化。這部分受擾動的介質(zhì)等效為一個“相位光柵”。其光柵常數(shù)就是聲波波長λs，這種光柵稱為超聲光柵。聲波在介質(zhì)中傳播時，有行波和駐波兩種形式。特點是行波形成的超聲光柵的柵面在空間是移動的，而駐波場形成的超聲光柵的柵面是駐立不動的。
當(dāng)超聲波傳播到聲光晶體時，它由一端傳向另一端。到達(dá)另一端時，如果遇到吸聲物質(zhì)，超聲波將被吸聲物質(zhì)吸收，而在聲光晶體中形成行波。由于機(jī)械波的壓縮和伸長作用，則在聲光晶體中形成行波式的疏密相間的構(gòu)造，也就是行波形式的光柵。
當(dāng)超聲波傳播到聲光晶體時，它由一端傳向另一端。如果遇見反聲物質(zhì)，超聲波將被反聲物質(zhì)反射，在返回途中和入射波疊加而在聲光晶體中形成駐波。由于機(jī)械波壓縮伸長作用，在聲光晶體中形成駐波形式的疏密相同的構(gòu)造，也就是駐波形式的光柵。聲光效應(yīng)是指光通過某一受到超聲波擾動的介質(zhì)時發(fā)生衍射的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是光波與介質(zhì)中聲波相互作用的結(jié)果。
1．布拉格聲光調(diào)制
這套實驗系統(tǒng)主要是用來完成利用布拉格衍射進(jìn)行聲光調(diào)制的各項實驗，所以下面就著重講一下布拉格聲光調(diào)制。
如果聲波頻率較高，且聲光作用長度較大，此時的聲擾動
介質(zhì)也不再等效于平面位相光柵，而形成了立體位相光柵。這
時，相對聲波方向以一定角度入射的光波，其衍射光在介質(zhì)內(nèi)
相互干涉，使高級衍射光相互抵消，只出現(xiàn)0級和±1級的衍
射光，這就是布拉格聲光衍射，如圖1-1所示，這種衍射形式
效率較高，有利于制成各種實用器件。
下面從波的干涉加強(qiáng)條件來推導(dǎo)布拉格方程。為此，可把
聲波通過的介質(zhì)近似看作許多相距λs的部分反射、部分透射的
鏡面。對于行波場，這些鏡面將以速度νs沿x方向移動(因為
ωm<<ωc所以在某一瞬間，超聲場可近似看成是靜止的，因而
對衍射光的分布沒影響)。對駐波超聲場則完全是不動的。當(dāng)
平面波以θi入射至聲波場，在B、C、E各點處部分反射，產(chǎn)
生衍射光。各衍射光相干增強(qiáng)的條件是它們之間的光程差應(yīng)為
其波長的整數(shù)倍，或者說必須同相位。圖1-2表示在同一鏡面
上的衍射情況，入射光在B、C點的反射光同相位的條件必須
使光程差A(yù)C-BD等于光波波長的整數(shù)倍

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光纖位移傳感器靜態(tài)實驗：
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2016-12-22 15:57 上傳
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