實驗-19超聲光柵

1、Wuhan University實驗實驗-19 -19 超超 聲聲 光光 柵柵制作：林偉華制作：林偉華一.聲光效應介紹二.實驗儀器三.實驗原理四.實驗內容五.注意事項一.聲光效應介紹 當超聲波在介質中傳播時,超聲波使介質產生周期性變化的彈性應力或應變,導致介質密度的空間分布出現(xiàn)疏密相間的周期性變化，從而導致介質的折射率相應變化。光束通過這種介質,就好像通過光柵一樣,會產生衍射現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為超聲致光衍射（亦稱聲光效應）。這種載有超聲的透明介質稱為超聲光柵。聲光衍射可分為兩類：聲光衍射可分為兩類：1.1.當當LLL2 2/(2/(20 0) )時時, ,聲光介質相當于一個體光柵，產生聲光介質相

2、當于一個體光柵，產生布拉格布拉格(Bragg)(Bragg)衍射衍射，其衍射光強只集中在滿足布拉格公式，其衍射光強只集中在滿足布拉格公式（sinsinB B=m=m0 0/(2/(2) ) ，m=0,m=0,1, 1, 2 . 2 . ）的一級衍射方）的一級衍射方向，且向，且1 1 級不同時存在。級不同時存在。二.實驗儀器超聲池超聲池壓電陶瓷晶片壓電陶瓷晶片測微目鏡測微目鏡實現(xiàn)布拉格衍射需要高頻（幾十兆赫茲）超聲源，實實現(xiàn)布拉格衍射需要高頻（幾十兆赫茲）超聲源，實驗條件較為復雜，故本實驗采用驗條件較為復雜，故本實驗采用拉曼拉曼- -奈斯衍射奈斯衍射裝置裝置三三. .實驗原理實驗原理002sin

3、()n LL nzcc由于液體的折射率在空間有周期分布，當光束沿垂由于液體的折射率在空間有周期分布，當光束沿垂直于聲波方向通過液體后，光波波陣面上不同部位直于聲波方向通過液體后，光波波陣面上不同部位經歷了不同的光程，波陣面上各點的位相：經歷了不同的光程，波陣面上各點的位相：通過液體壓縮區(qū)的光波波陣面將落后于通過稀疏區(qū)的通過液體壓縮區(qū)的光波波陣面將落后于通過稀疏區(qū)的波陣面。原來的平面波陣面變得折皺了，其折皺情況波陣面。原來的平面波陣面變得折皺了，其折皺情況有有n(zn(z) )決定?？梢娸d有超聲波的液體可以看成一個位決定?？梢娸d有超聲波的液體可以看成一個位相光柵，光柵常數(shù)等于超聲波波長。相光柵，

4、光柵常數(shù)等于超聲波波長。四.實驗內容 1.調整分光計到使用狀態(tài)(參看分光計調節(jié)); 2.將超聲池用酒精清洗干凈并吹干后，把待測液體 倒入破璃液槽中，液面高度以超出壓電陶瓷晶片上邊緣lcm為好; 3.置超聲池于分光計載物臺上,使望遠鏡與平行光管共軸；利用自準直法，使超聲池通光表面垂直于望遠鏡和平行光管光軸;4.取下望遠鏡目鏡，換上測微目鏡(連同換接套筒)。調焦目鏡看清分劃板十字到線，調焦望遠鏡使平行光管的狹縫像清晰；5.開啟超聲光柵儀電源,調節(jié)頻率調節(jié)旋鈕，使系統(tǒng)達到共振。此時，衍射光譜級次會顯著增多而且明亮；6.衍射條紋間距的測量。讀出共振時頻率計的讀數(shù)；在同一頻率下，對綠光(546.1nm)、黃光(578.0mn)重復L述步驟測量三次。五.注