Способ определения амплитуды колебаний показателя преломления среды Советский патент 1989 года по МПК G01H9/00 

1

1465718

Изобретение относится к акустооп- TijiKe и может быть использовано для определения параметров распростране- H)JK ультразвуковой волны.

Цель изобретения - расширение об- л,сти применения за счет измерения показателя преломления среды при ма- jBix дпинах взаимодействия света с ультразвуковой волной путем исполь- 3()вания для расчета отношения интен- сивностей второго и первого дифрак- цлонШ)1х порядков.

На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации предлагае мого способа.

I Устройство содержит лазер 1, работающий в непрерывном одномодовом «ежиме (ЛГ.-52-2), акустооптическую ячейку 2, заполненную дистиллирован ной водой, генератор 3 синусоидальных колебаний (ГА-107), генерирующи частоту f 10 МГц, усилитель 4 (УЗ-11) преобразователь 5 ультразвуковых колебаний, выйолиенный из 36 -у-среда кристалла LiNbOg длиной 1 2 см и фотоприемник 6 (ФЭУ-77).

Амплитуда колебаний показателя преломления среды при распространении в ней ультразвуковой волны опре деляется из соотношения

1.1

()

(1)

1 олученного при выполнении условия

( 2 noL йп ,(2)

.ЛПо

где &п - амплитуда колебаний показателя преломления среды|

п - показатель преломления среды;

1, - интенсивность первой дифракционной составляющей;

I - интенсивность нулевой диф-

щ

ракционной составляющей; Л - длина волны света; L - дл1Ша взаимодействия света

с ультразвуковой волной. Соотношение (2) используется для

измерения -- Рассмотрим в более

щем виде взаимодействие ультразвуковой и световой волн.

Составляющие напряженности элект- рического поля световой волны. Е могут быть представлены в виде рядов Фурье:

Е, 2: A j; е

((

где Кр -,волновой вектор звука; S1 - частота световой волны:

Ыо - частота звука,

Амплитуды A удовлетворяют разностным уравнениям

АП(: - п + nZ) + q(A, + А„.,) 0,

(4)

nl - к: - К,

- ; Z

К

2 К, К,

(5)

q - малый параметр (q 1); Зг - волновой вектор света в вакууме;К,, Ktj-проекции волнового вектора

света К на оси координат. В случае диЬракции Рамана - Ката Z. О и выражение (4) принижает вид

А(х- ) + q(Anti+ 0;

A-ti - А ,

(6)

Систему (6) надо записать для п О, 1, 2, 3... и т.д.. Поскольку , то систему (6) можно оборвать на коэффициенте с достаточно большие п. Получающаяся система будет однородной. Условием ее разрепш- мости является равенство нулю детерминанта системы (дисперсионное уравнение). Решая зти уравнения, находим ряд корней Xj,a отсюда (см. выражение (5)) ряд корней К . Подставляя корни %j в формулы ,для А vij выражаем их через AOJ а последние находим из граничных условий. Применяемые граничные условия таковы: на границе звукового поля равны нулю все дифракционные составляющие, кроме нулевой, а последняя равна константе А.

Интенсивности нулевой, первой и второй дифракционных составляющих равны соответственно

IEJ А

(7)

Е,| qUl

- cos

.2 К

(8)

16

I, Еа1 ,18 q. II 1 Устройство для реализации предла- гаемога способа работает следующим образом.

Выработанные генератором 3 и усиленные усилителем 4 колебания возбуждают преобразователь 5 ультразвука, который создает бегущую ультразвуковую волну в акустооптической ячейке 2j при этом в среде, которой заполнена акустооптическая ячейка, возни

ЛП

1.-0,П

f - А частота колебаний показателя преломления среды; длина волны света; показатель преломления среды;

скорость распространения ультразвуковой волны.

Изобретение относится к акустике и может быть использовано для определения параметров распространения ультразвуковых волн. Цель изобретения - расширение области использования - достигается за счет измерения показателя преломления среды при. малых длинах взаимодействия света с ультразвуковой волной путем использования для расчета отношения интенсивностей второго и первого дифракционных порядков. После получения дифракции Романа - Ната при одинаковой интенсивности ±1, ±2.дифракционных порядков по измеренному отношению интенсивностей дифракционных составляющих второго и первого порядков производится расчет амплитуды колебаний показателя преломления среды, в которой распространяется ультразвуковая волна. Сущность изобретения состоит в расширении возможностей способа измерения амплитуды колебаний показателя преломления среды, в которой распространяется ультразвуковая волна, за счет использования измерения интенсивностей второго и первого дифракционных порядков , отношение которых некритично к дпине взаимодействия света с ультразвуковой волной. Лазер 1 создает световой поток, который падает на акус - тооптическую ячейку 2, в которой возбуждаются генератором 3 ультразвуковые волны. Дифракционная картина анализируется при помопш фотоприемника 6. 1 ил. с (Л о ел 00