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大学物理声光效应 实验报告模板

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物理实验报告模板



实验原理:若有一超声波通过某种均匀介质,介质材料在外力作用下发生形变,分子间因相互作用力发生改变而产生相对位移,将引起介质内部密度的起伏或周期性变化,密度大的地方折射率大,密度小的地方折射率小,即介质折射率发生周期性改变。这种由于外力作用而引起折射率变化的现象称为弹光效应。弹光效应存在于一切物态。如上所述,当声波通过介质传播时,介质就会产生和声波信号相应的、随时间和空间周期性变化。这部分受扰动的介质等效为一个“相位光栅”。其光栅常数就是声波波长λs,这种光栅称为超声光栅。声波在介质中传播时,有行波和驻波两种形式。特点是行波形成的超声光栅的栅面在空间是移动的,而驻波场形成的超声光栅的栅面是驻立不动的。
当超声波传播到声光晶体时,它由一端传向另一端。到达另一端时,如果遇到吸声物质,超声波将被吸声物质吸收,而在声光晶体中形成行波。由于机械波的压缩和伸长作用,则在声光晶体中形成行波式的疏密相间的构造,也就是行波形式的光栅。
当超声波传播到声光晶体时,它由一端传向另一端。如果遇见反声物质,超声波将被反声物质反射,在返回途中和入射波叠加而在声光晶体中形成驻波。由于机械波压缩伸长作用,在声光晶体中形成驻波形式的疏密相同的构造,也就是驻波形式的光栅。声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象,这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。
1.布拉格声光调制
这套实验系统主要是用来完成利用布拉格衍射进行声光调制的各项实验,所以下面就着重讲一下布拉格声光调制。
如果声波频率较高,且声光作用长度较大,此时的声扰动
介质也不再等效于平面位相光栅,而形成了立体位相光栅。这
时,相对声波方向以一定角度入射的光波,其衍射光在介质内
相互干涉,使高级衍射光相互抵消,只出现0级和±1级的衍
射光,这就是布拉格声光衍射,如图1-1所示,这种衍射形式
效率较高,有利于制成各种实用器件。
下面从波的干涉加强条件来推导布拉格方程。为此,可把
声波通过的介质近似看作许多相距λs的部分反射、部分透射的
镜面。对于行波场,这些镜面将以速度νs沿x方向移动(因为
ωm<<ωc所以在某一瞬间,超声场可近似看成是静止的,因而
对衍射光的分布没影响)。对驻波超声场则完全是不动的。当
平面波以θi入射至声波场,在B、C、E各点处部分反射,产
生衍射光。各衍射光相干增强的条件是它们之间的光程差应为
其波长的整数倍,或者说必须同相位。图1-2表示在同一镜面
上的衍射情况,入射光在B、C点的反射光同相位的条件必须
使光程差AC-BD等于光波波长的整数倍

完整实验报告下载:
1.doc (219 KB, 下载次数: 5)

光纤位移传感器静态实验:
8.doc (49 KB, 下载次数: 4)

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