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1、Wuhan UniversityWuhan University实验实验-19 -19 超超 声声 光光 栅栅制作：林伟华制作：林伟华一.声光效应介绍二.实验仪器三.实验原理四.实验内容五.注意事项一.声光效应介绍 当超声波在介质中传播时,超声波使介质产生周期性变化的弹性应力或应变,导致介质密度的空间分布出现疏密相间的周期性变化，从而导致介质的折射率相应变化。光束通过这种介质,就好像通过光栅一样,会产生衍射现象。这种现象称为超声致光衍射（亦称声光效应）。这种载有超声的透明介质称为超声光栅。声光衍射可分为两类：声光衍射可分为两类：1.1.当当LLL2 2/(2/(20 0) )时时, ,声声光光
2、介介质质相相当当于于一一个个体体光光栅栅，产产生生布布拉拉格格(Bragg)(Bragg)衍衍射射，其其衍衍射射光光强强只只集集中中在在满满足足布布拉拉格格公公式式（sinsinB B=m=m0 0/(2/(2) ) ，m=0,1, m=0,1, 2 2 . . ）的的一一级级衍衍射射方方向，且向，且1 1 级不同时存在。级不同时存在。二.实验仪器超声池超声池压电陶瓷晶片压电陶瓷晶片测微目镜测微目镜实现布拉格衍射需要高频（几十兆赫兹）超声源，实实现布拉格衍射需要高频（几十兆赫兹）超声源，实验条件较为复杂，故本实验采用验条件较为复杂，故本实验采用拉曼拉曼- -奈斯衍射奈斯衍射装置装置三三. .实
3、验原理实验原理由于液体的折射率在空间有周期分布，当光束沿垂由于液体的折射率在空间有周期分布，当光束沿垂直于声波方向通过液体后，光波波阵面上不同部位直于声波方向通过液体后，光波波阵面上不同部位经历了不同的光程，波阵面上各点的位相：经历了不同的光程，波阵面上各点的位相：通过液体压缩区的光波波阵面将落后于通过稀疏区的通过液体压缩区的光波波阵面将落后于通过稀疏区的波阵面。原来的平面波阵面变得折皱了，其折皱情况波阵面。原来的平面波阵面变得折皱了，其折皱情况有有n(zn(z) )决定。可见载有超声波的液体可以看成一个位决定。可见载有超声波的液体可以看成一个位相光栅，光栅常数等于超声波波长。相光栅，光栅常数
4、等于超声波波长。四.实验内容 1.调整分光计到使用状态(参看分光计调节); 2.将超声池用酒精清洗干净并吹干后，把待测液体 倒入破璃液槽中，液面高度以超出压电陶瓷晶片上边缘lcm为好; 3.置超声池于分光计载物台上,使望远镜与平行光管共轴；利用自准直法，使超声池通光表面垂直于望远镜和平行光管光轴;4.取下望远镜目镜，换上测微目镜(连同换接套筒)。调焦目镜看清分划板十字到线，调焦望远镜使平行光管的狭缝像清晰；5.开启超声光栅仪电源,调节频率调节旋钮，使系统达到共振。此时，衍射光谱级次会显著增多而且明亮；6.衍射条纹间距的测量。读出共振时频率计的读数；在同一频率下，对绿光(546.1nm)、黄光(578.0mn)重复L述步骤测量三次。五.注意事项1.实验过程中要防止震动；2.不要使频率长时间调在11MHz以上，以免振荡线路过热；3.测量完毕应将超声池内待测液体倒出。
