1tom - 0637.htm
672
СХ
X
=г
а 6
нансной дифракции. Интенсивность отклон╦нного в результате дифракции света / увеличивается как с ростом интенсивности звука /Зв> так и с возрастанием размера области акустооптпч. взаимодействия в направлении распространения дифрагированного света ≈ длины взаимодействия L: /~/)273B/00ZA При достаточной длине L значение / становится сравнимым с /0(> и дифракционная картина определяется характером взаимодействия с УЗ-света, уже отклон╦нного в 1-й порядок. Резонансная дифракция возникает, если выполняется условии сиифазности рассеянного излучения:
ракц. максимумов. Дифракция Рамана ≈ Ната наблюдается при рассеянии света на звуковых волнах с частотами от песк. десятков МГц и ниже. С уменьшением ширины звукового пучка интервал акустич. частот,
Рис. 4. Зависимость интенсивности света, отклон╦нного ь различные порядки при дифракции Рамана ≈ Ната, от длины взаимодействия L или амплитуды деформации S0
В ЗВуНОВОЙ
/с 4- А'
С 71
(3)
где п ≈ показатель преломления света в среде.
Если рассматривать резонансную дифракцию как процесс поглощения (испускания) акустич, фонола К, Q фотоном fr, со, приводящий к образованию рассеянного фотона с частотой со' и волновым вектором /е', то условие (3} эквивалентно закону энергии ≈ импульса:
й>' = ш ± Q, k' =k ± К.
Условие возникновения п характер резонансной Д. с. па у. зависят от соотношения между длинами воли
сохранения
(4)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Звук
|
|
|
|
|
|
|
1≈ *" if ≈≈
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш ≈≈ f
|
|
|
|
|
∙+
|
|
|
|
|
|
|
Б
|
плнов
|
ой
|
|
|
|
9o л но во
|
1
|
|
Фронт
|
|
|
|
dJDCHT 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-3-й порядок.
-2 .. и порядок
-I - и порядок свет
= I- и лорядок
∙ 3- и порядок
∙ 3- и порядок
Рис. 3. Схема дифракции Рамана ≈ Ната.
света Я и звука Л. Для низкочастотного звука, длина волны к-рого удовлетворяет условию АХ/Л2<С1, резонансная дифракция имеет место при нормальном падении света на звуковой пучок ≈ это т. п. д и ф р а к-ц и я Р а м а и а ≈ Ната. В этом случае световая волна проходит сквозь звуковой пучок не отражаясь, а периодич. изменение п под действием УЗ приводит к модуляции фазы прошедшей волны. Такая волна эквивалентна значительному числу плоских волн, распространяющихся под малыми углами 0,п к проходящему световому пучку (рис. 3). При выхоле из области аку-стооптич. взаимодействия световой пучок разбивается на серию лучей с частотами мда≈ ш-f-mQ, т=0, ±1, . . ., направления к-рых определяются соотношениями:
Sin $' = тЯ/Л. Интенсивность света в m-м днфракц. максимуме равна
т т- г2 \ лргса5п г l г г2 / nL "I/ * i\\r т 1 (^\\ An = -'floJm ≈IT)≈L\\ = lwJm\ -г≈ I/ -д-Mj/зо . (з)
V ~^° / V '"> * 2 /
где Jm ≈ ф-ция Бесселя 1-го рода т-го порядка, Я0≈ длина световой волны в вакууме. Величина Мг≈
для к-рых возможен этот вид дифракции, расширяется в область более высоких частот.
Резонансная дифракция света на высокочастотном звуке, длина волны к-рого удовлетворяет условию XL/A2>1, паз. дифракцией Брэгга или б р э г г о в-с к о и дгтфракцие и. Она представляет собой частичное отражение волны от звуковой реш╦тки (рис. 5). Эффективная дифракция имеет место, если волны, отраж╦нные от соседних максимумов показателя преломления, имеют разность оптич. хода, равную К. Это происходит, если свет падает под определ. углом, т. н. углом Б рэгга 0 Б ∙ При брэгговской дифракции свет отклоняется только в один на максимумов 1-го поряд-
Рис. 5. Схема дифракции Брэгга и изотропной среде: 1 ≈ проходящий свет; г ≈ дифрагированный свет.
ка. В зависимости от того, какой угол ≈ тупой или острый образуют вокторы k и К, частота дифрагированного света равна ш+Q (-(-1-й порядок) или и≈Q (≈1-й порядок).
В изотропной среде угол Брэгга определяется лишь длинами волн света и звука;
( 1 X 9 Б ≈ arcsin | -у-т-
(6)
ЯЛ.М-Л. Ж. V ∙ » *W ∙« «^ л ч -b..'^J л МП ∙ ∙ I
(р ≈ плотность материала, сзв ≈ скорость света от / и L:
Угол рассеяния O't под к-рым выходит дифрагированный свет, равен 9' = 6в. Для данной длины световой волны X, существует предельная звуковая частота £2пр=4ясзаДт выше к-рой брэгговская дифракция невозможна. Эта частота отвечает рассеянию света точно в обратном направлении. Энергия падающего излучения распределяется между проходящим и дифрагированным лучами. Интенсивность дифрагированного света /j возрастает с увеличением интенсивности звука /зв и длины взаимодействия L до тех пор, пока весь падающий свет не окажется дифрагированным. При дальнейшем увеличении /зв или L часть отклон╦нного света , вновь дифрагируя на звуковой реш╦тке, выходит из акустич, пучка по направлению падающего излучения. В результате возникает периодич. зависимость интенсивности проходящего /└ и дифрагированного /г
звука в н╦м) наз. а к у с т о о п т и ч е с к и м качеством материала и является осп. характеристикой его акустооптич. свойств. С увеличением L иди Sn интенсивности как проходящего света, так и света, отклон╦нного в разл. порядки дифракции, осциллируют (рис. 4)t прич╦м амплитуда осцилляции постепенно уменьшается, т. к, энергия падающего излучения пере-распределяется среди вс╦ возрастающего числа диф-
/i =
ЗШ'
В анизотропной среде свет с разной поляризацией раал. скорости распространения* Поэтому ус-
")
}
