При распространении звуковой волны в упругой среде в последней при некоторых условиях имеют место стоячие волкы. Длина таких волн зависит от чГастоты колебаний данного звука и скорости его распространения, характерной дли данной среды. Если среда прозрачна, то при прохождении через нее звука изменяются также, вследствие изменяющей плотности среды, ее оптические свойства (коэфициент преломления, проницаемость), и тогда, особенно при высоких звуковых частотах, среда приобретает свойство дифракционной решетки, которая, будучи помещена на пути лучей например световой щели, сдвигает несколько изображение щели на экране. Сдвиг этот зависит от параметров дифракционной рещетки (от расстояния между плоскостями одинаковой плотности), а яркость изображения щели- от соотношения размеров составных частей решетки. Очевидно, что центр изображения источника света при дифракции получается менее освещенным, чем при отсутствии ее.
На, указанных явлениях основано устройство некоторых световых реле, находящих применение, например для целей световой телефонии, записи звука н дальновидения.
(285)
Сущность изобретения заключается в применении нескольких источников света и нескольких щелевых диафрагм, расположенных на таком расстоянии,, что диференцийльные эффекты от каждого из них складываются.
На чертеже /-1 еточник света, освещающий через линзу 2 диафрагму 5, которую может заменить световая щелЬ: (накаливаемая ламповая нить, капиляр лампы тлеющего разряда и т. д.). Линза 4 дает изображение щели 3 пучком параллельных лучей в плоскости щелевой диафрагмы 5. Линза 6 собирает и направляет проходящее через щель 5 лучи света на светочувствительный слой 7.
Для получения при звукозаписи высоких частот линзу 6 можно заменить цилиндрической линзой.
На пути пучка параллельных лучей помещен сосуд 8 с прозрачными стенками, содержащий прозрачную жидкость Р, а также в качестве источника звука пластинку W из пьезоэлектрического материала, например кварца, приводимую в механические колебания благодаря соединению ее с электродами // и 12, приключенными через провода /5 и 14 к генератору переменного напряжения.
Означенные колебания распростразняйтся в жидкости 9 и, отражаясь от тенок сосуда, образуют стоячие волны. Если например частота генератора ЗЛО герц и скорость звука в жидкости 1000 м в секунду, то длина волны равна /s мм. Таково же расстояние между соседними слоями наибольшей плотности, характеризующее постоянную решетки.
Вследствие дифракции жидкостной решетки, на плоскости щели 5 получается несколько изображений щели 3, могущих перекрываться, так что световая линза окажется расширенной. Естественно тогда полная освещенность распределится на больщую поверхность и на диафрагму 5, ширина которой может быть взята равной или меньшей, чем ширина изображения щели 5, падает меньше света. Следовательно концентрированное на светочувствительном слое 7 количество света будет мало, так что соответственно объемному распределению света по.лучатся различные изменения интенсивности на светочувствительном слое 7.
Постоянная жидкостной рещетки и вместе с ней сдвиг дифракционных изображений на диафрагме 5 зависит от частоты звуковой волны. Дифракцион:ное действие тем сильнее, чем уже решетка. Поэтому целесообразно взять высокую звуковую частоту. Распределе-мие яркости дифракционных изображений, напротив, проходит соответственно зазличным плотностям в решетке, которые тем больше, чем больше звуковые -амплитуды.
Поэтому существует количественная зависимость между звуковой амплиту-дой и количеством падающего на слой 7 света. Эта зависимость может быть линейной или, при наличии амплитудной заЪдуляции звукового генератора нелинейной;
Жидкость 5 должна быть прозрачной. Скорость звука в ней должна быть по возможности мала, вязкость же ее невелика. Жидкостью, обладающей этими -свойствами, можно считать углеродистый тетрохлорид (CCk).
Пластинка Ю может быть также турмалиновой, изменяющейся при колебаниях по толщине, и устанавливается шо наибольшему удлинению параллельно световому пучку. Чтобы емкость не была велика, рекомендуется применять либо несколько возбуждаемых в одинаковых фазах кристаллов вместо одного кристалла, либо подразделенные электроды, присоединяемые к различным конечным ступеням с одинаковыми фазами. Звуковозбудителями могут служить искровые разрядники, питаемые высокой частотой, или колебательные системы, возбуждаемые магнитострикцией или электрически. Не обязательно поместить источник звуковых колебаний в жидкосй ь. Достаточно сообщить жидкости 9 колебания через Стенки сосуда 8.
Модуляция генератора, питающего источник звука, может быть осуществлена изменением амплитуд. Для разномерной передачи большего диапазона частот, необходимого, например, в телевидении, система должна обладать достаточным затуханием. Необходимое затухание может быть достигнуто либо электрическим путем (соответствующим подбором элементов колебательного контура генератора) либо выбором подходящей жидкости путем смешения нескольких жидкостей с подходящим внутренним трением. Для более мощных источников света рекомендуется применять несколько щелей 3 с таким же чнслрм соответствующих им щелей 5. Цроходящий через отдельные щели 5 свет может быть через собирательную оптическую систему сведен на светочувствительном слое 7 к одиой линзе, так что модулирующее влияние всех щелей складывается.
Для увеличения эффекта могут быть образованы две жидкостные решетки под углом 90° друг к другу. С этой целью можно поместить в сосуд два перпендикулярных друг к другу источника звука, управляемые одним и тем же электрическим генератором, либо можно установить последовательно два различных друг от друга сосуда, в jcoторых возбуждаемые плоскости расположены под углом в 90° друг к другу. Наконец возможна также комбинация из неизменной дифракционной рещетки, например, в форме стеклянной пластинки с растрами, и описанной жидкостной решетки, и таким образом достичь увеличения эффекта рассеяния света.
Так как дифракционная решетка вызывает также цветное рассеяние, что, например, в виду спе;ктральной чувствительности фотографических слоев нежелательно, предлагается в таких случаях применение монохроматического света.
Предмет изобретения.
1. Световое реле с использованием
х VjDt I %JO4/t: рбЛс
Дифракционной решетки в жидкости, )ракционной
колебаний в ндлучаемой при помощи
ней пьезо-кварцевого осциллятора, отличающееся применением нескольких источников света и нескольких щелевых диафрагм, расположенных на таком расстоянии, что дифракционные эффекты от каждого из них складываются.
2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся применением двух последовательно разделенных сосудов, в которых плоскости звуковых колебаний перпендикулярны друг к другу, причем колебания в одном из них постоянны,, а в другом модулируются.
