超声光栅是怎样形成的

Question

如题所述

Answer 1

超声波作为一种纵波在液体中传播时，其声压使液体分子产生周期性的变化，促使液体的折射率也相应的作周期性的变化，形成疏密波。此时，如有平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅，所以称为超声光栅。光波在介质中传播时被超声波衍射的现象，称为超声致光衍射（也称作声光效应）。

超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。在一定条件下前进波与反射波叠加而形成超声频率的纵向振动驻波。由于驻波的振幅可以达到单一行波的两倍，加剧了波源和反射面之间液体的疏密变化程度。某时刻，纵驻波的任一波节两边的质点都涌向这个节点，使该节点附近成为质点密集区，而相邻的波节处为质点稀疏处；半个周期后，这个节点附近的质点有向两边散开变为稀疏区,相临波节处变为密集区。在这些驻波中，稀疏作用使液体折射率减小，而压缩作用使液体折射率增大。在距离等于波长 A 的两点，液体的密度相同，折射率也相等。

单色平行光λ沿着垂直于超声波传播方向通过上述液体时，因折射率的周期 变化使光波的波阵面产生了相应的位相差，经透镜聚焦出现衍射条纹。这种现象 与平行光通过透射光栅的情形相似。因为超声波的波长很短，只要盛装液体的液 体槽的宽度能够维持平面波（宽度为ι），槽中的液体就相当于一个衍射光栅。图中行波的波长 A 相当于光栅常数。由超声波在液体中产生的光栅作用称作超声光栅。

Answer 2

超声波作为一种纵波在液体中传播时，其声压使液体分子产生周期性的变化，促使液体的折射率也相应的作周期性的变化，形成疏密波。此时，如有平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅，所以称为超声光栅。

光波在介质中传播时被超声波衍射的现象，称为超声致光衍射（也称作声光效应）。

超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。在一定条件下前进波与反射波叠加而形成超声频率的纵向振动驻波。由于驻波的振幅可以达到单一行波的两倍，加剧了波源和反射面之间液体的疏密变化程度。某时刻，纵驻波的任一波节两边的质点都涌向这个节点，使该节点附近成为质点密集区，而相邻的波节处为质点稀疏处；半个周期后，这个节点附近的质点有向两边散开变为稀疏区,相临波节处变为密集区。在这些驻波中，稀疏作用使液体折射率减小，而压缩作用使液体折射率增大。在距离等于波长 A 的两点，液体的密度相同，折射率也相等。

单色平行光λ沿着垂直于超声波传播方向通过上述液体时，因折射率的周期 变化使光波的波阵面产生了相应的位相差，经透镜聚焦出现衍射条纹。这种现象 与平行光通过透射光栅的情形相似。因为超声波的波长很短，只要盛装液体的液 体槽的宽度能够维持平面波（宽度为ι），槽中的液体就相当于一个衍射光栅。图中行波的波长 A 相当于光栅常数。由超声波在液体中产生的光栅作用称作超声光栅。