声光效应实验
声光效应
由于机械波是向前传播的，衍射时光将发生多普勒频移。对于±1级布喇格衍射，ωd=ωi±Ω，式中ωi、 ωd和Ω分别为入射光、衍射光和机械波的圆频率。改变电信号的频率f=Ω/2π，即可改变衍射光的频率。
例如入射光具有复杂的光谱成分(即包括许多不同波长的光)，当θi一定时，λf为常数。相对地改变电信号 频率f，波长不同的光将相应地分别被衍射取出。
布拉格方程：θB=sinθB=λfs/2nvs，其中θB为布拉格角，λ为激光波长，n为介质折射率，vs为机械波 在介质中的速率。由此知不同的波长对应不同的偏转角φ=2θB，所以可以通过改变机械波波长实现偏转。
布拉格一级衍射效率为：η1=I1/Ii=sin2((π/λ)(LM2Ps/2H)1/2)，其中Ps为机械波功率，M2为材料的品 质因素，L、H分别表示换能器的长和宽。由此知当功率改变时，η1也随之改变，因而可实现调制。
声光效应
发生散射或衍射的现象
01 简介
03 研究历史 05 基本理论
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02 相关名词 04 实验 06 应用
机械波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变，该应变随时间和空间作周期性变化，使介 质出现疏密相间的现象，如同一个相位光栅。当光通过这一受到机械波扰动的介质时就会发生衍射现象，这种现 象称之为声光效应。是研究光通过机械波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。由于弹光效应，当纵波以行波形 式在介质中传播时会使介质折射率产生正弦或余弦规律变化，并随机械波一起传播，当激光通过此介质时，就会 发生光的衍射。
研究历史
1922年，L.N.布里渊在理论上预言了衍射；1932年P。J。W。德拜和F。W。席尔斯以及R。卢卡斯和P。比夸 特分别观察到了衍射现象。从1966年到1976年期间，衍射理论、新材料及高性能器件的设计和制造工艺都得到迅 速发展。1970年，实现了表面波对导光波的衍射，并研制成功表面（或薄膜）器件。1976年后，随着技术的发展， 信号处理已成为光信号处理的一个分支。
声音光效应实验要注意什么
声音光效应实验要注意什么声音光效应实验是一种研究声音和光之间相互影响的实验。
在进行实验前，需要注意以下几个方面：1. 实验环境：实验需在安静、没有杂音的环境中进行。
为了避免外界声音的干扰，可以选择在实验室或专门的声音隔音房内进行实验。
同时，实验室内的光照也需要控制在一定的范围内，以确保实验结果的准确性。
2. 实验材料：为了进行声音光效应实验，需要准备好适当的实验材料。
包括声源和光源。
声源可以选择合适的扬声器或音响设备，能够产生稳定可靠的声音。
光源可以选择适合实验需求的照明灯具或特殊的光源。
3. 实验设计：在进行实验前，需要先进行实验设计。
确定实验的目的、假设和具体的实验步骤。
根据实验目的，可以选择适当的实验方案和实验条件。
可以根据研究问题，设计出不同的实验组和对照组，以便进行对比分析。
4. 实验参数的选择：进行声音光效应实验时，需要设定适当的实验参数。
比如，声音的频率、幅度和持续时间等。
光的强度、颜色和闪烁频率等。
合理的选择参数可以使实验结果更加准确和可重复。
5. 数据采集与记录：在实验过程中，需要采集和记录实验数据。
可以使用专业的数据采集设备或传感器，以确保数据的准确和可靠。
同时，还需要记录各种实验条件和实验步骤，以便后续的数据分析和结果验证。
6. 数据处理与分析：采集完实验数据后，需要进行数据处理和分析。
可以使用统计学方法对数据进行整理和分析，以得出实验结果的统计显著性和可靠性。
同时，还可以进行图表绘制和结果呈现，方便研究者和其他人员对实验结果进行理解和比较。
7. 结果验证与讨论：在得到实验结果后，需要对结果进行验证和讨论。
可以对实验结果与相关的理论知识进行比较和对照，以确定结果的合理性。
同时，还可以从实验设计和数据处理等方面对实验步骤和方法进行反思和讨论，以改进和优化实验过程。
8. 结论和总结：最后，在声音光效应实验结束后，需要对实验结果进行总结和结论。
根据实验数据和分析结果，对实验目的和假设进行回答和解释。
物理实验报告_声光效应与光拍法测光的速度
物理实验报告_声光效应与光拍法测光的速度实验目的：1. 了解声光效应的基本现象和原理；2. 学习用声光效应测量超短时间间隔的方法；3. 了解光的速度的测量方法；4. 学会用光拍法测量光的速度。
实验原理：1. 声光效应的基本原理：当一个物体以比声速更大的速度运动时，在其前进方向上会产生压力波，即激发出横波和纵波，这种现象称为激波。
激波是一种能量传递和物质传递的物理现象。
当激波遇见某些物体的表面时，会激起产生物体振动，这种现象就是声光效应。
2. 声光效应的应用：利用声光效应可以测量微小时间间隔。
由于声音在空气中的速度与温度、湿度等因素有关，因此不能用来精确地测量时间。
但是，由于光速恒定，因此可以用声光效应来测量超短时间间隔，这是一种精度较高的方法。
3. 光速的测量方法：利用光的折射现象可以测定光的速度。
测定光速的最简单方法是将一束光射入水中，用透明的圆柱形容器将光束引向垂直于水面的黑色标线上，然后根据圆柱形容器的内径和水的折射率计算光速。
4. 光拍法的原理：利用光拍法可以测量光的速度。
该方法需要两个发光源，并将它们放置在一定的距离上，在一定的时间间隔内，它们向着一个目标射出光束。
当两束光到达目标后，它们会在目标上产生一些互相干涉的条纹，利用条纹的位置与时间间隔，可以计算出光的速度。
实验器材：1. 放大声光放置装置；2. 铝制矩形试样；3. 随时器；4. 透明的圆柱形容器；5. 黑色标线；6. 电子扫描显微镜；7. 两个发光源；8. 两个光学棒；9. 相机和三脚架。
实验步骤和记录：1. 将铝制矩形试样置于放大声光放置装置上，滑动可调节的小轮，使得矩形试样以高速运动。
2. 打开随时器，开始计时，当矩形试样运动到一定位置时，触发放大声光放置装置，使其发生声光效应并记录时间。
3. 重复以上步骤，记录多组数据，并计算平均值。
4. 将透明的圆柱形容器注满水，并将光束引向垂直于水面的黑色标线上，记录圆柱形容器的内径和水的折射率。
近代物理实验七 声光效应
实验七 声光效应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。
早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。
60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
SO2000声光效应实验仪采用了中心频率高达100MHz 的声光器件、100MHz 的功率信号源和分辨率达11μm 的CCD 光强分布测量仪，因此物理现象特别显著，仪器体积小巧，测量结果精确，适合各校实验室用于普通物理、近代物理和演示实验。
一、 硬件组成一套完整的SO2000声光效应实验仪配有：已安装在转角平台上的100MHz 声光器件、半导体激光器、100MHz 功率信号源、LM601 CCD 光强分布测量仪及光具座。
每个器件都带有ø10的立杆，可以安插在通用光具座上。
在终端，如果用示波器进行实验，则构成了示波器型SO2000；如果用计算机进行实验，则构成了微机型SO2000（微机型SO2000还需配备USB100数据采集盒及工作软件）。
1． 声光器件(声速V = 3632m/s,介质折射率n = 2.386)声光器件的结构示意图如图1所示。
它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。
本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声波以建立超声行波。
将介质的端面磨成斜面或成牛角状，也可达到吸声的作用。
压电换能器又称超声发生器，由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。
它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建立起超声场。
压电换能器既是一个机械振动系统，又是一个与功率信号源相联系的电振动系统，或者说是功率信号源的负载。
声光效应(大学近代物理实验)
6、布喇格衍射下，将功率信号源的超声波频率固定 在声光器件的中心频率上，记录衍射0级光光强 （I0）和1级光光强度（I1）以及超声波功率 （ Ps ）,并作出其其相对声光调制曲线（近似地 用功率信号源的板流标征）； 7、测定布喇格衍射下的最大衍射效率，衍射率
，其中， I0为未发生声光衍射时“0级光” 的强度， I1为发生声光衍射后1级光的强度。
I1 B I0
实验总结
仪器不给力，调节需耐心；
不能将功率信号源的输出功率长时间处于最大输 出功率状态，以免烧坏； 在观察和测量以前，应将整个光学系统调至共轴； 选用布拉格衍射测量是因为布拉格衍射效率高； 中心频率附近多测几组数据，方便作图。
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能产生这种衍射的光束入射角称为布喇格角。 此时的有超声波存在的介质起体积光栅的作用。可 以证明，布喇格角满足 ： 一级衍射光的衍射效率为
siniB 2S
布喇格条件
si n
2
0
M 2 LPS 2H
PS：超声波功率
因为布喇格角一般都很小，故介质内衍射光 相对于入射光的偏转角为:
声光效应有正常声光效应和反常 声光效应之分。 正常声光衍射有喇曼—纳斯衍射 和布喇格衍射。
声光衍射
实验原理 喇曼—纳斯衍射
设声光介质中的超声行波是沿у方向传播的 平面纵波，其角频率为ws，波长为λs，波矢为 ks。 入射光为沿х方向传播的平面波，在介质中 波长为λ，波矢为k。 第m级衍射极大强度：
声光效应
10物理学 学号 姓名
实验目的
了解声光效应的原理 了解喇曼—纳斯衍射和布喇格衍 射的实验条件和特点 通过衍射效率，中心频率和带宽 等的测量，加深对其概念的理解 测量声光偏转和声光调制曲线
声光效应的研究
实验9 声光效应的研究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。
声光效应就是研究光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。
由于弹光效应，当超声纵波以行波形式在介质中传播时会使介质折射率产生正弦或余弦规律变化，并随超声波一起传播，当激光通过此介质时，就会发生光的衍射，即声光衍射。
衍射光的强度、频率、方向等都随着超声波场而变化。
其中衍射光偏转角随超声波频率的变化现象称为声光偏转；衍射光强度随超声波功率而变化的现象称为声光调制。
早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。
60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器、和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
实验目的1．了解声光相互作用的原理。
2．了解喇曼－纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点。
3．通过对声光器件衍射效率、中心频率和带宽的测量加深对其概念的理解4．测量声光偏转和声光调制曲线。
实验原理当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
声光效应有正常声光效应和反常声光效应之分。
在各项同性介质中，声－光相互作用不导致入射光偏振状态的变化，产生正常声光效应。
在各项异性介质中，声－光相互作用可能导致入射光偏振状态的变化，产生反常声光效应。
反常声光效应是制造高性能声光偏转器和可调滤波器的基础。
正常声光效应可用喇曼－纳斯的光栅假设作出解释，而反常声光效应不能用光栅假设作出说明。
在非线性光学中，利用参量相互作用理论，可建立起声－光相互作用的统一理论，并且运用动量匹配和失配等概念对正常和反常声光效应都可作出解释。
近代物理实验七 声光效应
实验七 声光效应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。
早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。
60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
SO2000声光效应实验仪采用了中心频率高达100MHz 的声光器件、100MHz 的功率信号源和分辨率达11μm 的CCD 光强分布测量仪，因此物理现象特别显著，仪器体积小巧，测量结果精确，适合各校实验室用于普通物理、近代物理和演示实验。
一、 硬件组成一套完整的SO2000声光效应实验仪配有：已安装在转角平台上的100MHz 声光器件、半导体激光器、100MHz 功率信号源、LM601 CCD 光强分布测量仪及光具座。
每个器件都带有ø10的立杆，可以安插在通用光具座上。
在终端，如果用示波器进行实验，则构成了示波器型SO2000；如果用计算机进行实验，则构成了微机型SO2000（微机型SO2000还需配备USB100数据采集盒及工作软件）。
1． 声光器件(声速V = 3632m/s,介质折射率n = 2.386)声光器件的结构示意图如图1所示。
它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。
本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声波以建立超声行波。
将介质的端面磨成斜面或成牛角状，也可达到吸声的作用。
压电换能器又称超声发生器，由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。
它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建立起超声场。
压电换能器既是一个机械振动系统，又是一个与功率信号源相联系的电振动系统，或者说是功率信号源的负载。
声光效应实验
声光效应实验一、 实验目的1．理解声光效应的原理，了解Ramam －Nath 衍射和Bragg 衍射的分别。
2．测量声光器件的衍射效率和带宽等参数，加深对概念的理解。
3．测量声光偏转的声光调制曲线。
4．模拟激光通讯。
二、 实验原理(一)声光效应的物理本质——光弹效应介质的光学性质通常用折射率椭球方程描述1ij j j x y η=Pockels 效应：介质中存在声场，介质内部就受到应力，发生声应变，从而引起介质光学性质发生变化，这种变化反映在介质光折射率的或者折射率椭球方程系数的变化上。
在一级近似下，有ij ijkl klP S η∆=各向同性介质中声纵波的情况，折射率n 和光弹系数P 都可以看作常量，得21()PS n η∆=∆= 其中应变0sin()S S kx t =-Ω表示在x 方向传播的声应变波，S 0是应变的幅值，/s k v =Ω是介质中的声波数，2f πΩ=为角频率，v s 为介质中声速，/s v f Λ=为声波长。
P 表示单位应变所应起的2(1/)n 的变化，为光弹系数。
又得301sin()sin()2n n PS kx t kx t μ∆=-Ω=-Ω ()sin()n x n n n kx t μ=+∆=+-Ω其中3012n PS μ=是“声致折射率变化”的幅值。
考虑如图1的情况，压电换能器将驱动信号U(t)转换成声信号，入射平面波与声波在介质中（共面）相遇，当光通过线度为l 的声光互作用介质时，其相位改变为：000()()sin()x n x k l k l kx t φφμ∆==∆+-Ω其中002/k πλ=为真空中光波数，0λ是真空中的光波长，00nk l ∆Φ=为光通过不存在超声波的介质后的位相滞后，项()0sin k l kx t μ-Ω为由于介质中存在超声波而引起的光的附加位相延迟。
它在x 方向周期性的变化，犹如光栅一般，故称为位相光栅。
这就是得广播阵面由原先的平面变为周期性的位相绉折，这就改变了光的传播方向，也就产生了所谓的衍射。