低频声表面波对细激光束的衍射效应.pdfVIP

第 36 卷第 5 期 光 　子 　学 　报 Vol . 36 No . 5 2007 年 5 月 　　　　　　　　　　　　 May 2007 A C TA P HO TON ICA SIN ICA 低频声表面波对细激光束的衍射效应 1 ,2 1 1 1 苗润才 ,李芳菊 ,董军 ,祁建霞 ( 1 陕西师范大学 物理学与技术信息学院 ,西安 7 10062) (2 榆林学院 物理系 ,陕西榆林 7 19000) 摘 　要 :对于频率为几十赫兹的液体表面声波 ,实验上观察到反射光所形成的稳定 、清晰的激光干 涉图样 改变表面声波振幅 ,进一步发现了干涉图样的调制效应 调制效应明显地表现为干涉条 纹的缺级 ,并且随表面声波振幅变化 依据波动光学原理 ,分析了调制作用下光束干涉所产生的光 强解析分布及条纹特征 ,得到了干涉条纹角宽度与表面声波之间的解析关系 ,并据此对表面声波的 特性参量波长和振幅及各级条纹相对光强分布规律进行了测定 关键词 :双光束干涉 ; SA W ;衍射 中图分类号 :O436 . 1 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :100442 13 (2007) 0508774 0 　引言 同时也定量测量了干涉光强的分布规律 ,实验结果 与理论分析完全吻合 激光自60 年代问世以来 ,就很快被用于研究表 ( ) 1 　实验及结果 面声波 Surf ace Aco u stic Wave , SA W 性质 的测 量. 液体 SA W 性质的测量是研究液体表面张力 、表 实验装置如图 1 实验中液体样品为蒸馏水 , 面相 、表面共振等物理特性[ 14 ] 的一种非常有效的方 SA W 激发器在液体表面上产生低频 SA W ,声波的 法. 这种方法是利用液体 SA W 对光的调制作用 ,根 振幅在微米数量级 ;液体样品池放在一个可调节位 据反射光或透射光强度分布与液体表面波的关系及 置及温度的金属板上 , SA W 激发器固定在三维可 表面波与表面物理参量之间的关系 ,通过检测光强 移动支架上 ,这样可以改变振源与光入射点间的距 分布来研究液体表面物理特性 对于几百赫兹及其 离及表面波激发的深度 ,样品池中的液体表面波可 以上的液体 SA W ,用声光衍射技术 , 因为在这一频 (λ ) 以看成为自由边界 激光束 = 473 nm 直接照射 段 ,SA W 对入射光很容易产生衍射效应 对于频率 到液体表面上 ,入射角为 1. 44 rad ,液面上入射光斑 小于几赫兹的 SA W ,通常采用激光表面波斜率扫描 为一椭圆形 ,长短轴分别为 20 mm 和 2 . 3 mm 长 技术 ,因为在这一频段 , SA W 波长比扫描激光光斑 轴与表面波传播方向平行 ,光斑大约照亮两到三个 大得多[ 56 ] 然而对于几十赫兹的 SA W , 当激光光 波形 入射光点与观察屏间的距离为 8 . 2 m 在观 斑覆盖两到三个 SA W 波长时 , 由于光波波长远小 察屏上可观察到清晰的干涉图样 ,用 CCD 光