声光效应实验报告
布拉格衍射与喇曼拉斯衍射比较
布拉格衍射
实验条件:光速斜入射,声光作用距离满足L<λ2s/2λ,其中L为介质的厚度,λs为介质中超声波的波长,λ为入射光在介质中的波长。
特点:只有当入射光方向满足一定条件时,才有显著的声光衍射;除0级光外,衍射光或者只有+1级或者只有-1级;衍射光效率η很高,可高达100%。
喇曼拉斯衍射
实验条件:光束相对于超声波波面以某一角度入射,且其作用距离满足L>λ2s/2λ
特点:对入射光方向无严格要求,一般取垂直入射;除0级光外,衍射光有许多级且呈对称分布,一级衍射光最大衍射效率为34%,高级衍射光衍射效率更低。
喇曼拉斯衍射实验现象如下图:
测布拉格衍射偏转角Φ与超声波频率f s关系曲线,计算声速
光敏元数=2700位光敏元尺寸=11μm×11μm 光敏元线阵有效长=29.7mm 定标:光敏元件有效长度对应示波器上8格
计算公式:
s
s
s
s
0 s
B
f v n
i2λ
λ
λλ
λ
=
=≈
=
Φ
次数0级光与1级光的偏转
距离(mm)
L(mm)Φ(m)f s(MHz)V s(m/s)
1 1.46/8*29.7=5.420 243.7 272.422464
/0.02224
85.00 1041
2 1.50/8*29.7=5.569 243.7 272.422464
/0.02285
90.00 1073
3 1.64/8*29.7=6.088 243.7 272.422464
/0.02498 95.00 1036
4 1.70/8*29.7=6.311 243.7 272.422464
/0.02590
100.00 1052
5 1.78/8*29.7=6.608 243.7 272.422464
/0.02712
105.00 1055
6 1.88/8*29.7=6.980 243.
7 272.422464
/0.02864
110.00 1046
7 1.98/8*29.7=7.350 243.7 272.422464
/0.03016
115.00 1039
8 2.06/8*29.7=7.648 243.7 272.422464
/0.03138
120.00 1042
注:L是声光介质的光出射面到CCD线阵光敏面的距离。
则Φ-f s曲线为
根据表格计算可得:
s/
m
1048 v
s
测量衍射光相对于零级衍射光与超声波频率关系:
次数f s0级光强I0(扫描单位
0.2mv)1级光强I1(扫描
单位0.2mv)
I1/I0
1 80.00 6.38 0.80 0.125
2 85.00 5.36 0.84 0.157
3 90.00 4.66 1.00 0.215
4 95.00 4.72 0.94 0.199
5 100.00 4.80 0.84 0.175
6 105.00 6.60 0.48 0.073
7 110.00 6.20 0.62 0.100
8 115.00 6.26 0.46 0.073
9 120.00 6.32 6.32 0.063。