用超声光栅测量液体中的声速

作者: 时间:2016年11月30日 14:45 点击数:

声波是人们熟悉的一种波,是能量传递的一种形式,它既是信息的载体,也可以作为能量应用于清洗和加工。振动频率超过20000Hz的超声波,对人类是安全的,超声表面波具有极强的抗干扰能力,因此人们更是对其青睐有加。可以预料,超声波的科学应用在二十一世纪将获得飞速发展。

布里渊(L.Brillouin)于二十世纪初首先从理论上提出了声波对光作用会产生衍射效应。随着科学技术的发展,声光相互作用已经成为控制光的强度、传播方向等最实用的方法之一,其中声光衍射技术得到最为广泛的应用。
弹性纵向的平面超声波,在液体介质中传播时,形成液体超声场,其声压使液体密度产生疏密交替的变化,液体的折射率也相应地作周期性变化,当平面光波从垂直方向透过超声场时,会使出射光波的波阵面变为周期性变化的曲折的波阵面而产生衍射,相当于通过一个透射光栅并发生衍射。这种衍射称为声光衍射,存在着超声场的液体介质称为超声光栅。尤其当液体超声场存在反射而形成超声驻波时,液体的疏密度变化最强,且形成稳定的周期性疏密结构,导致折射率呈周期性分布,距离等于超声波波长的任意两点处,液体的密度相同,折射率也相等。因而,超声波的波长就是超声光栅的光栅常数。实验中我们采用锆钛酸铅陶瓷(PZT)压电材料的压电效应在液槽内产生超声驻波场.形成超声光栅。 

 

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