声光效应试验研究
声光效应实验报告数据
声光效应实验报告数据今天咱们来聊聊声光效应实验，真的是个有趣又好玩的事情。
想象一下，光和声的结合就像是天空中闪烁的烟花，绚丽多彩又让人目不暇接。
这个实验其实挺简单的，就像你在厨房里做饭，只要按步骤来，绝对不会出错。
先说说实验的背景，声光效应就是当我们用声音刺激某种物质时，它们会发出光，这可不是魔法，而是科学的奇妙之处。
听起来是不是很神奇呢？就像小朋友们看到五彩斑斓的糖果一样，眼睛都要亮起来了。
实验准备也不复杂，大家只需要一些基本的设备，比如声源和光源。
别担心，这些东西在学校实验室里基本上都能找到，实在找不到，找你身边的小伙伴借一下也是可以的。
然后就需要找一个适合的场地，最好是安静点的地方，不然噪音太大，光都没法出来，那就尴尬了。
想象一下，在嘈杂的环境里，咱们的声光效应实验变成了“声光无效”，那就真是笑话了。
开始实验的时候，首先得把声源打开，声音一响，整个环境都活跃了起来。
像个热闹的集市，大家的注意力都集中在这个声音上。
然后，慢慢调整光源的亮度，哇，这时候你会发现，当声音达到一定强度的时候，光源也会随之变化。
就像是在和你打招呼一样，时而明亮，时而暗淡，真的是有趣极了。
小伙伴们在旁边看得目瞪口呆，纷纷掏出手机拍照，生怕错过这一精彩的瞬间。
大家开玩笑说，这光和声真是天生一对，配合得恰到好处。
这个实验也不是毫无挑战，有时候声音和光之间的反应不那么明显，得耐心一点。
就像你做一道难题，得仔细琢磨。
有时候大家的情绪也会影响实验的效果，紧张兮兮的状态可不能让声光效应发挥到极致。
就像你在表演时心里紧张，可能唱得不如平时好。
这个时候，不妨深呼吸，放松心情，试着和小伙伴们聊聊天，分享一下实验的乐趣。
毕竟，做实验就是为了开心嘛。
而且实验过程中，大家可以互相交流经验，分享自己的看法。
小明说：“我觉得这光就像是天空中的星星，特别闪耀。
”小华则调侃道：“哈哈，那我就是大海里的波浪，声音让光变得更美。
”这种轻松幽默的氛围，让实验变得不再枯燥，反而充满了乐趣。
声光效应实验实验报告
声光效应的研究班级：应物21班姓名：许达学号：2120903018光通过某一受到超声波扰动的介质时，会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。
利用声光效应可以制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和谐调滤光器等。
声光效应还可用于控制激光束的频率、方向和强度等方面。
在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
一、实验目的1．了解声光效应的原理；2．测量声光器件的衍射效率和带宽及对光偏转的研究；3．利用声光效应测量声波在介质中的传播速度。
二、实验仪器He-Ne激光电源，声光器件，CCD光强分布测量仪，高频功率信号源，示波器，频率计。
三、实验原理当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变，这种应变在时间上和空间上是周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应的变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
光被弹性声波衍射有二种类型，当超声波频率较高时，产生布拉格（Bragg ）型衍射；当超声波频率较低时，产生喇曼―奈斯（Raman-Nath ）型衍射。
Bragg 衍射相当于体光栅情况，而Raman-Nath 衍射相当于薄光栅情况。
两种光栅情况如图1所示。
由于光波速度远大于声波速度约105倍，所以在光波通过介质的时间内，介质在空间上的周期变化可看成是固定的。
对于Bragg 衍射，当声光的距离满足λλ22s L >，而且入射光束相对于超声波波面以θ角斜入射时，入射光满足Bragg 条件)1(sin 2ns λθλ=式中λ为光波的波长，s λ为声波的波长，固体介质的折射率为n 。
Bragg 衍射只存在1级的衍射光。
当声波为声行波时，只有+1级或-1级衍射光,如图2所示。
当声波为声驻波时，±1级衍射光同时存在，而且衍射效率极高。
只要超声功率足够高，Bragg 衍射效率可达到100%。
所以实用的声光器件一般都采用Bragg 衍射。
声音光效应实验要注意什么
声音光效应实验要注意什么声音光效应实验是一种研究声音和光之间相互影响的实验。
在进行实验前，需要注意以下几个方面：1. 实验环境：实验需在安静、没有杂音的环境中进行。
为了避免外界声音的干扰，可以选择在实验室或专门的声音隔音房内进行实验。
同时，实验室内的光照也需要控制在一定的范围内，以确保实验结果的准确性。
2. 实验材料：为了进行声音光效应实验，需要准备好适当的实验材料。
包括声源和光源。
声源可以选择合适的扬声器或音响设备，能够产生稳定可靠的声音。
光源可以选择适合实验需求的照明灯具或特殊的光源。
3. 实验设计：在进行实验前，需要先进行实验设计。
确定实验的目的、假设和具体的实验步骤。
根据实验目的，可以选择适当的实验方案和实验条件。
可以根据研究问题，设计出不同的实验组和对照组，以便进行对比分析。
4. 实验参数的选择：进行声音光效应实验时，需要设定适当的实验参数。
比如，声音的频率、幅度和持续时间等。
光的强度、颜色和闪烁频率等。
合理的选择参数可以使实验结果更加准确和可重复。
5. 数据采集与记录：在实验过程中，需要采集和记录实验数据。
可以使用专业的数据采集设备或传感器，以确保数据的准确和可靠。
同时，还需要记录各种实验条件和实验步骤，以便后续的数据分析和结果验证。
6. 数据处理与分析：采集完实验数据后，需要进行数据处理和分析。
可以使用统计学方法对数据进行整理和分析，以得出实验结果的统计显著性和可靠性。
同时，还可以进行图表绘制和结果呈现，方便研究者和其他人员对实验结果进行理解和比较。
7. 结果验证与讨论：在得到实验结果后，需要对结果进行验证和讨论。
可以对实验结果与相关的理论知识进行比较和对照，以确定结果的合理性。
同时，还可以从实验设计和数据处理等方面对实验步骤和方法进行反思和讨论，以改进和优化实验过程。
8. 结论和总结：最后，在声音光效应实验结束后，需要对实验结果进行总结和结论。
根据实验数据和分析结果，对实验目的和假设进行回答和解释。
声光效应实验论文
普通物理实验C课程论文题目声光效应实验研究学院物理科学与技术学院专业物理学（师范）年级2009级学号222009315210288 姓名黄劲海指导教师邓涛论文成绩_____________________ 答辩成绩_____________________2010年12 月8 日声光效应实验研究黄劲海西南大学物理科学与技术学院，重庆 400715摘要：本文探讨了超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变，该应变随时间和空间作周期性变化，使介质出现疏密相间的现象，如同一个相位光栅。
当光通过这一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射现象。
这种现象称之为声光效应。
在实验中，应用CCD光强分布测量仪等，通过改变超声波的频率和功率。
分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制；定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。
本文就声光效应中的声光偏转原理和声光调制原理的现象及有关物理量进行定性或定量的分析。
关键词：声光效应；超声波频率；偏转角；超声波功率；衍射效率引言声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生的衍射现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。
早在20世纪30年代对声光衍射的实验研究就已经开始了。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
本实验研究就是通过实验对声光效应有一定的认识与了解，并对有关物理量进行定性或定量分析。
1实验原理当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
1．1 两种声光效应声光效应有正常声光效应和反常声光效应之分。
在各项同性介质中，声－光相互作用不会导致入射光偏振状态的变化，产生正常声光效应。
声光效应实验报告
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：ssss0 sBf v ni2λλλλλ==≈=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=5.420 243.7 272.422464/0.0222485.00 10412 1.50/8*29.7=5.569 243.7 272.422464/0.0228590.00 10733 1.64/8*29.7=6.088 243.7 272.422464/0.02498 95.00 10364 1.70/8*29.7=6.311 243.7 272.422464/0.02590100.00 10525 1.78/8*29.7=6.608 243.7 272.422464/0.02712105.00 10556 1.88/8*29.7=6.980 243.7 272.422464/0.02864110.00 10467 1.98/8*29.7=7.350 243.7 272.422464/0.03016115.00 10398 2.06/8*29.7=7.648 243.7 272.422464/0.03138120.00 1042注:L是声光介质的光出射面到CCD线阵光敏面的距离。
声光电小实验报告
一、实验目的1. 了解声光效应的基本原理。
2. 掌握声光效应实验的操作步骤。
3. 通过实验观察声光效应现象，加深对声光效应的理解。
4. 培养学生的动手能力和科学探究精神。
二、实验仪器与材料1. 声光效应实验装置一套2. 超声波发生器3. 光栅4. 光源5. 接收器6. 激光笔7. 导线若干8. 螺丝刀9. 记录本三、实验步骤1. 搭建实验装置：（1）将超声波发生器固定在实验台上。
（2）将光栅放置在超声波发生器前方，调整光栅与超声波发生器的距离。
（3）将光源放置在光栅前方，调整光源与光栅的距离。
（4）将接收器放置在光源后方，调整接收器与光源的距离。
（5）连接实验装置的电源和导线。
2. 调整实验参数：（1）调整超声波发生器的频率，使其在实验要求的范围内。
（2）调整光源的功率，使其在实验要求的范围内。
（3）调整光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离，使其在实验要求的范围内。
3. 观察声光效应现象：（1）打开实验装置的电源，观察接收器接收到的光信号。
（2）调整超声波发生器的频率，观察接收器接收到的光信号的变化。
（3）调整光源的功率，观察接收器接收到的光信号的变化。
4. 记录实验数据：（1）记录实验装置的参数，如超声波发生器的频率、光源的功率、光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离等。
（2）记录接收器接收到的光信号的变化情况。
四、实验结果与分析1. 实验现象：在实验过程中，当超声波发生器产生超声波时，光栅会发生衍射现象，衍射光通过光源照射到接收器上。
当调整超声波发生器的频率时，衍射光的位置会发生改变，从而影响接收器接收到的光信号。
2. 数据分析：通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：（1）声光效应现象的存在与超声波的频率、光源的功率、光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离等因素有关。
（2）当超声波的频率增加时，衍射光的位置会向远离光栅的方向移动。
（3）当光源的功率增加时，接收器接收到的光信号会增强。
声光效应实验
声光效应实验一、 实验目的1．理解声光效应的原理，了解Ramam －Nath 衍射和Bragg 衍射的分别。
2．测量声光器件的衍射效率和带宽等参数，加深对概念的理解。
3．测量声光偏转的声光调制曲线。
4．模拟激光通讯。
二、 实验原理(一) 声光效应的物理本质——光弹效应介质的光学性质通常用折射率椭球方程描述Pockels 效应：介质中存在声场，介质内部就受到应力，发生声应变，从而引起介质光学性质发生变化，这种变化反映在介质光折射率的或者折射率椭球方程系数的变化上。
在一级近似下，有各向同性介质中声纵波的情况，折射率n 和光弹系数P 都可以看作常量，得 其中应变表示在*方向传播的声应变波，S 0是应变的幅值，/s k v =Ω是介质中的声波数，2f πΩ=为角频率，v s 为介质中声速，/s v f Λ=为声波长。
P 表示单位应变所应起的2(1/)n 的变化，为光弹系数。
又得 其中3012n PS μ=是“声致折射率变化〞的幅值。
考虑如图1的情况，压电换能器将驱动信号U(t)转换成声信号，入射平面波与声波在介质中〔共面〕相遇，当光通过线度为l 的声光互作用介质时，其相位改变为：其中002/k πλ=为真空中光波数，0λ是真空中的光波长，00nk l ∆Φ=为光通过不存在超声波的介质后的位相滞后，项()0sin k l kx t μ-Ω为由于介质中存在超声波而引起的光的附加位相延迟。
它在*方向周期性的变化，犹如光栅一般，故称为位相光栅。
这就是得播送阵面由原先的平面变为周期性的位相绉折，这就改变了光的传播方向，也就产生了所谓的衍射。
与此同时，光强分布在时间和空间上又做重新分配，也就是衍射光强受到了声调制。
(二) 声光光偏转和光平移从量子力学的观点考虑光偏转和光频移问题十分方便。
把入射单色平面光波近似看作光子和声子。
声光相互作用可以归结为光子和声子的弹性碰撞，这种碰撞应当遵守动量守恒和能量守恒定律，前者导致光偏转，后者导致光频移。
声光效应实验实验报告
声光效应实验实验报告一、实验目的1、了解声光效应的基本原理。
2、测量声光偏转的特性曲线。
3、观察声光调制现象。
二、实验原理当超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，从而导致介质的折射率发生周期性变化，形成超声光栅。
当一束光通过超声光栅时，会发生衍射现象，这就是声光效应。
根据声光相互作用的长度 L 和超声波长λs 的大小关系，可以将声光效应分为喇曼纳斯衍射和布拉格衍射两种类型。
在喇曼纳斯衍射中，L 较小，光波通过超声场时，其位相受到周期性的调制，衍射光的强度分布类似于普通光栅的衍射。
在布拉格衍射中，L 较大，且声光相互作用较强，此时入射光只在特定的方向上发生衍射，具有较高的衍射效率。
三、实验仪器1、声光效应实验仪2、半导体激光器3、光电探测器4、示波器5、频率计四、实验步骤1、仪器连接将半导体激光器、声光器件、光电探测器等按照实验仪器的说明书进行连接。
确保各仪器之间的连接稳定可靠，避免接触不良。
2、光路调整打开激光器，调整光路，使激光束垂直入射到声光器件的表面。
通过微调装置，使衍射光能够准确地照射到光电探测器上。
3、观察衍射现象开启超声信号源，逐渐增加超声功率，观察衍射光斑的变化。
注意区分喇曼纳斯衍射和布拉格衍射的特征。
4、测量偏转特性固定入射光的波长和超声功率，改变超声频率，测量衍射光的偏转角。
记录不同频率下的偏转角数据。
5、观察调制现象将示波器接入光电探测器的输出端，观察调制信号的波形。
改变调制信号的频率和幅度，观察波形的变化。
五、实验数据与处理1、偏转特性测量记录了不同超声频率下衍射光的偏转角，如下表所示：｜超声频率（MHz）｜偏转角（度）｜｜：：｜：：｜｜ 10 ｜ 52 ｜｜ 15 ｜ 78 ｜｜ 20 ｜ 105 ｜｜ 25 ｜ 131 ｜｜ 30 ｜ 158 ｜根据数据绘制超声频率与偏转角的关系曲线，通过曲线可以看出，偏转角随着超声频率的增加而增大，呈现出一定的线性关系。
2、调制现象观察观察到调制信号的频率和幅度变化时，示波器上的波形相应地发生改变。
实验3 声光效应实验报告
实验3 声光效应实验数据处理
2.声光偏转
①测量衍射光相对于入射光的偏转角φ与超声波频率f s的关系，即声光偏转关
根据公式
CCD
arctan
CCD CCD
φ
⨯
=
⨯
波峰在示波器的距离实际宽度
在示波器上的距离介质与的距离
可以算出偏
转角φ角的大小
s
f——φ曲线如下：
曲线拟合得：5482 5.332s f ϕ=+ 根据原理可得31.4910m/s s v =⨯
②在实验中我们固定功率为1W ，测量出的中心频率约为87.169MHz ，表中的强
由1级与0级衍射光的相对强度与超声波频率的关系曲线可确定中心频率为
089.75f MHz =，带宽为2(99.2389.75)18.96s f MHz ∇=-=
3.声光调制
在实验过程中测量的中心频率为87.169MHz ，因此在实验中将超声波频率调至
由曲线可知，1级衍射光的强度与超声波的功率也大致成线性关系
关系曲线为10.4 2.5S d P I =-。
声光效应实验
声光效应实验一、 实验目的1．理解声光效应的原理，了解Ramam －Nath 衍射和Bragg 衍射的分别。
2．测量声光器件的衍射效率和带宽等参数，加深对概念的理解。
3．测量声光偏转的声光调制曲线。
4．模拟激光通讯。
二、 实验原理(一)声光效应的物理本质——光弹效应介质的光学性质通常用折射率椭球方程描述1ij j j x y η=Pockels 效应：介质中存在声场，介质内部就受到应力，发生声应变，从而引起介质光学性质发生变化，这种变化反映在介质光折射率的或者折射率椭球方程系数的变化上。
在一级近似下，有ij ijkl klP S η∆=各向同性介质中声纵波的情况，折射率n 和光弹系数P 都可以看作常量，得21()PS n η∆=∆= 其中应变0sin()S S kx t =-Ω表示在x 方向传播的声应变波，S 0是应变的幅值，/s k v =Ω是介质中的声波数，2f πΩ=为角频率，v s 为介质中声速，/s v f Λ=为声波长。
P 表示单位应变所应起的2(1/)n 的变化，为光弹系数。
又得301sin()sin()2n n PS kx t kx t μ∆=-Ω=-Ω ()sin()n x n n n kx t μ=+∆=+-Ω其中3012n PS μ=是“声致折射率变化”的幅值。
考虑如图1的情况，压电换能器将驱动信号U(t)转换成声信号，入射平面波与声波在介质中（共面）相遇，当光通过线度为l 的声光互作用介质时，其相位改变为：000()()sin()x n x k l k l kx t φφμ∆==∆+-Ω其中002/k πλ=为真空中光波数，0λ是真空中的光波长，00nk l ∆Φ=为光通过不存在超声波的介质后的位相滞后，项()0sin k l kx t μ-Ω为由于介质中存在超声波而引起的光的附加位相延迟。
它在x 方向周期性的变化，犹如光栅一般，故称为位相光栅。
这就是得广播阵面由原先的平面变为周期性的位相绉折，这就改变了光的传播方向，也就产生了所谓的衍射。
声光效应实验探究论文
普通物理实验Ⅲ课程论文题目声光效应实验研究学院专业年级学号姓名指导教师论文成绩____________________ 答辩成绩____________________2015年月日声光效应实验研究摘要：由外力引起介质的弹性形变产生的光学效应，称为力学光学效应或弹光效应。
当光波和声波同时在介质中传播时，会出现两种波的相互作用，这种相互作用通过声光介质耦合，这称为“声光衍射”或“声光作用”。
声波引起的弹光效应加上声光作用合称为“声光效应”。
本论文旨在加深对声光效应原理的理解，通过实验验证声光效应理论。
并以布喇格衍射为研究主体，通过对声光器件0级和1级衍射光斑的距离和衍射光相对强度的测量，绘制出声光偏转曲线和声光调制曲线,进而对相关物理量进行定性或定量的分析。
关键词：声光衍射；偏转角；超声波功率；衍射效率引言声光效应是指光通过某个受到超声波扰动的介质时发生的衍射现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。
声光互作用的研究早在20 世纪的30年代就已开始。
60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的作用。
1 实验原理当晶体中有超声波通过时，会改变晶体的光学性质，使它的折射率随之发生相应的周期性变化，形成随超声波强度变化的分布，整个晶体相当于一个相位光栅。
该光栅间距（光栅常数）等于声波波长，会对入射激光产生衍射作用。
其衍射光的强度、频率、方向等都随超声场的变化而变化，这就是声光效应。
1.1 声光效应的分类①声光效应有正常声光效应和反常声光效应之分。
在各向同性介质中，声-光相互作用不导致入射光的偏振状态发生变化，产生正常声光效应。
在各向异性介质中，声-光相互作用，可能导致入射光的偏振状态发生变化，产生反常声光效应。
声光效应实验报告
声光效应实验报告声光效应实验报告引言：声光效应是指声音和光线相互作用产生的现象。
通过声音的振动引起光线的变化，或者通过光线的变化产生声音的效果。
在本次实验中，我们将通过一系列实验，探索声光效应的原理和应用。
实验一：声音引起光线的变化实验目的：通过声音的振动引起光线的变化，观察声光效应。
实验步骤：1. 将一块平面镜固定在震动膜上方。
2. 将音频信号传输到震动膜上。
3. 打开音频信号，产生声音振动。
4. 观察镜面上的光线变化。
实验结果：当音频信号传输到震动膜上时，镜面上的光线开始发生变化。
光线的方向和强度随着声音的振动而改变。
声音的频率和振幅对光线的变化有明显影响。
实验二：光线引起声音的变化实验目的：通过光线的变化产生声音效果，观察声光效应。
实验步骤：1. 在黑暗的环境中放置一台激光器。
2. 将光线照射到光敏电阻上。
3. 通过光敏电阻将光信号转化为电信号。
4. 将电信号传输到扬声器上。
5. 打开激光器，观察扬声器上的声音变化。
实验结果：当激光器照射到光敏电阻上时，扬声器上开始发出声音。
光线的强度和变化频率会影响声音的音调和音量。
不同的光线强度和频率会产生不同的声音效果。
实验三：声光效应的应用实验目的：探索声光效应在实际应用中的潜力。
实验步骤：1. 将声音信号传输到激光器上。
2. 将激光器照射到一个反射面上。
3. 观察反射面上的光线变化。
4. 将光线变化转化为声音信号。
5. 通过扬声器播放声音。
实验结果：通过将声音信号传输到激光器上，并将激光器照射到反射面上，我们可以观察到反射面上的光线变化。
通过将光线变化转化为声音信号，并通过扬声器播放，我们可以听到与光线变化相对应的声音效果。
这种应用可以用于声音和光线的交互娱乐，例如音乐会或演出中的特殊效果。
结论：通过本次实验，我们深入了解了声光效应的原理和应用。
声音和光线的相互作用产生了令人惊叹的效果，为我们带来了更多的娱乐和创造可能性。
声光效应不仅在娱乐领域有广泛应用，还在科学研究和技术发展中起到重要作用。
声光效应实验研究
b
∫ E = Ce e e dy iwt 2 iδΦsin(ks y−wst ) −ik0 ysinθ −b 2
（5）
式中，b 为光束宽度，θ 为衍射角，C 为与 A 有关的常数，为了简单可取为实数。利用一与
贝塞耳函数有关θ
m=−∞
式中Jm（a）为（第一类）m阶贝塞耳函数，将（5）式展开并积分得
光的频率ωm为
wm = w − mws
（10）
可见，衍射光仍然是单色光，但发生了频移。由于ω>>ωs，这种频移是很小的。
第m级衍射极大的强度Im可用（7）式模数平方表示：
Im
=
E0 E0*
=
C
2b2
J
2 m
(δΦ)
=
I
0
J
2 m
(δΦ )
（11）
式中，E﹡0为E0的共轭复数，I0=C2b2
第m级衍射极大的衍射效率ηm定义为第m级衍射光的强度与入射光的强度之比。由（11）
实验 55 声光效应实验研究
介质中传播的超声波会造成介质的局部压缩和伸长。由于弹性应变而使介质的折射率 或介电常数发生改变，当光通过介质时就会发生衍射现象，称之为声光效应。由于声光效应， 衍射光的强度、频率、方向等都随着超声波场而变化。其中衍射光偏转角随超声波频率变化 的现象称为声光偏转；衍射光强度随超声波功率变化的现象称为声光调制。
吸声材料
声
波
前
进
声光介质
方
向
光波前进方向
压电换能器
图 3 声光器件的结构
图 4 转角平台
2．功率信号源 SO2000 功率信号源专为声光效应实验配套，输出频率范围为 80~120MHz，最大输出功 率为 1W。 3．CCD 光强分布测量仪： 其核心是线阵 CCD 器件。CCD 器件是一种可以电扫描的光电二级管列阵，有面阵（二 维）和线阵（一维）之分。LM601/501CCD 光强仪所用的是线阵 CCD 器件,机壳尺寸为 150mm×100mm×50mm，CCD 器件的光敏面至光强仪前面板距离为 4.5mm。
实验一 声光效应实验
实验一声光效应实验【预习重点】1．声光效应的原理。
2．仪器使用注意事项。
【实验目的】1．了解声光效应的原理。
2．了解喇曼－纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点。
3．测量声光偏转和声光调制曲线。
4．完成模拟通信实验仪器的安装及调试。
【学史背景】声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。
早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。
60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。
利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器、和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
【实验原理】当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。
当光束通过有超超声波传播的介质如同一个相位光栅。
声光效应有正常声光效应和反常声光效应之分。
在各项同性介质中，声－光相互作用不导致入射光偏振状态的变化，产生正常声光效应。
在各项异性介质中，声－光相互作用可能导致入射光偏振状态的变化，产生反常声光效应。
反常声光效应是制造高性能声光偏转器和可调滤波器的基础。
正常声光效应可用喇曼－纳斯的光图1 声光衍射栅假设作出解释，而反常声光效应不能用光栅假设作出说明。
在非线性光学中，利用参量相互作用理论，可建立起声－光相互作用的统一理论，并且运用动量匹配和失配等概念对正常和反常声光效应都可作出解释。
本实验只涉及到各项同性介质中的正常声光效应。
设声光介质中的超声行波是沿y 方向传播的平面纵波，其角频率为s w ，波长为s λ波矢为s k 。
入射光为沿x 方向传播的平面波，其角频率为w ，在介质中的波长为λ，波矢为k 。
介质内的弹性应变也以行波形式随声波一起传播。
由于光速大约是声速的510倍，在光波通过的时间内介质在空间上的周期变化可看成是固定的。
声光效应的理论与实验研究
声光效应的理论与实验研究声光效应的理论与实验研究⼀、名词解释：声光效应超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长⽽产⽣弹性应变，该应变随时间和空间作周期性变化，使介质出现疏密相间的现象，如同⼀个相位光栅。
当光通过这⼀受到超声波扰动的介质时就会发⽣衍射现象，这种现象称之为声光效应。
声光效应就是研究光通过声波扰动的介质时发⽣散射或衍射的现象。
由于弹光效应，当超声纵波以⾏波形式在介质中传播时会使介质折射率产⽣正弦或余弦规律变化，并随超声波⼀起传播，当激光通过此介质时，就会发⽣光的衍射，即声光衍射。
衍射光的强度、频率、⽅向等都随着超声波场⽽变化。
其中衍射光偏转⾓随超声波频率的变化现象称为声光偏转;衍射光强度随超声波功率⽽变化的现象称为声光调制。
声光衍射可以分为拉曼-拉斯（Ranman-Nath）衍射和布拉格（Bragg）衍射两种情况。
本实验室主要研究钼酸铅晶体介质中的布拉格衍射现象。
布拉格⽅程：θB=sinθB=λfs/2nvs ，其中θB 为布拉格⾓，λ为激光波长，n为介质折射率，vs 为超声波在介质中的速率。
由此布拉格⽅程知不同的频率对应不同的偏转⾓φ=2θB，所以可以通过改变超声波频率实现声光偏转。
布拉格⼀级衍射效率为：η1=I1/Ii=sin2((π/λ).(LM2Ps/2H)1/2) ，其中Ps为超声波功率，M2为声光材料的品质因素，L、H分别表⽰换能器的长和宽。
由此知当超声功率改变时，η1也随之改变，因⽽可实现声光调制。
⼆、基本内容：当超声波传过介质时，在其内产⽣周期性弹性形变，从⽽使介质的折射率产⽣周期性变化，相当于⼀个移动的相位光栅，称为声光效应。
若同时有光传过介质，光将被相位光栅所衍射，称为声光衍射。
利⽤声光衍射效应制成的器件，称为声光器件。
声光器件能快速有效地控制激光束的强度、⽅向和频率，还可把电信号实时转换为光信号。
此外，声光衍射还是探测材料声学性质的主要⼿段。
1922年,L.N.布⾥渊在理论上预⾔了声光衍射;1932年 P.J.W.德拜和F.W.席尔斯以及R.卢卡斯和P.⽐夸特分别观察到了声光衍射现象。
大学物理实验之声光效应
声光效应电子教案一、实验目的①了解声光效应原理②了解布拉格衍射现象的实验条件和特点③通过对声光器件衍射效率、中心频率和带宽的测量加深对其概念的理解④测量声光偏转和声光调制曲线二、实验原理简述声光效应就是研究光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。
由于弹光效应，当超声纵波以行波形式在介质中传播时会使介质折射率产生正弦或余弦规律变化，并随超声波一起传播，当激光通过此介质时，就会发生光的衍射，即声光衍射。
衍射光的强度、频率、方向等都随着超声波场而变化。
其中衍射光偏转角随超声波频率的变化现象称为声光偏转；衍射光强度随超声波功率而变化的现象称为声光调制。
主要用途有：制作声光调制器件，制作声光偏转器件，声光调Q开关，可调谐滤光器，在光信号处理和集成光通讯方面的应用。
声光衍射可以分为拉曼-拉斯（Ranman-Nath）衍射和布拉格（Bragg）衍射两种情况。
本实验室主要研究钼酸铅晶体介质中的布拉格衍射现象。
布拉格方程：θB=sinθB=λfs/2nvs ，其中θB 为布拉格角，λ为激光波长，n为介质折射率，vs 为超声波在介质中的速率。
由此知不同的频率对应不同的偏转角φ=2θB，所以可以通过改变超声波频率实现声光偏转。
布拉格一级衍射效率为：η1=I1/Ii=sin2((π/λ).(LM2Ps/2H)1/2) ，其中Ps为超声波功率，M2为声光材料的品质因素，L、H分别表示换能器的长和宽。
由此知当超声功率改变时，η1也随之改变，因而可实现声光调制。
三、实验仪器的结构或原理简图及仪器简介主要实验仪器如图1所示：有半导体激光器、声光器件及转角平台（图2）、超声波功率信号源、频率计、光强仪、示波器、光具座、支架、导线等附件。
各仪器原理、具体型号及参数见声光效应实验讲义。
图1 声光效应主要实验仪器图2 转角平台和声光器件四、实验测试要求（实验内容）①按照实验讲义完成实验仪器的连接。
②打开激光器、光强仪、示波器，调节光路，直至在示波器上显示一稳定完整的单峰波形。
实验四 晶体声光效应实验
实验四 晶体声光效应实验一、引言当光波通过受到超声波扰动的介质时会发生衍射现象, 这种现象被称为声光效应, 它是光波与介质中声波相互作用的结果。
声光效应可以用于控制激光束的频率、方向和强度, 利用声光效应制成的各种声光器件, 如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等, 在激光技术、光信息处理和集成光通信技术等方面有着重要的应用。
二、实验目的1.掌握声光效应的原理和实验规律；2.观察喇曼-奈斯（Ranman —Nath ）衍射的实验条件和特点；3.利用声光效应测量声波在介质中的传播速度；4.测量声光器件的衍射效率和带宽；5.了解声光效应在新技术中的应用；三、实验原理当超声波在介质中传播时, 将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化, 并且导致介质的折射率也发生相应的变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象, 这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
根据超声波频率的高低或声光相互作用长度的长短, 可以将光与弹性声波作用产生的衍射分为两种类型, 即喇曼—奈斯型衍射和布拉格型衍射。
喇曼－奈斯衍射当超声波频率较低、声光相互作用距离较小时, 即022λλsl ≤平面光波沿z 轴入射, 就相当于通过一个相位光栅, 将产生喇曼－奈斯衍射, 如图2所示。
根据相关理论可以证明以下结论:（1）各级衍射角θ满足下列关系:0sin s m λθλ=⋅（1） 其中, λ0为入射激光波长, λs 为超声波波长, m=0, ±1, ±2, ±3, …。
（2）各级衍射光强与入射光强之比为: 2()m m I J I ν=入（2） 其中, 为m 阶贝塞尔函数, 。
因为, 所以零级极值两侧的光强是对称分布的。
（3）各级衍射光的频率由于产生了多普勒频移而各不相同, 各级衍射光的频率为。
2. 布拉格衍射当超声波频率较高, 声光相互作用距离较大, 满足202s l λλ≥并且光束与声波波面间保持一定的角度入射时, 将产生布拉格衍射。
晶体的声光效应实验(设计与研究性实验)
晶体的声光效应实验(设计与研究性实验)物理与信息工程系实验（预习）报告实验课程：物理设计与研究性实验实验项目：晶体的声光效应实验级第姓名实验日期：年月日气温气压、实验目的：1．了解声光效应的原理。
2．了解布喇格衍射的实验条件和特点。
3．测量声光声光器件衍射效率。
、实验仪器F-SG1080型声光效应实验仪、实验原理当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。
在一定条件下前进波与反射波可以形成驻波。
由于驻波小振幅可以达到单一行波的两倍，加剧了波源和和反射面之间的的疏密程度，某时刻，驻波的任一波节两边的质点都涌向这一点，使该节点附近形成密集区，而相邻波节处为质点稀疏处；半个周期后，这个节点附近的质点向两边散开形成稀疏区，而相邻波节处变为密集区。
图1 声光衍射设声光介质中的超声行波是沿y 方向传播的平面纵波，其角频率为w s ，波长为λs 波矢为k s 。
入射光为沿x 方向传播的平面波，其角频率为w ，在介质中的波长为λ，波矢为k 。
介质内的弹性应变也以行波形式随声波一起传播。
由于光速大约是声速的105倍，在光波通过的时间内介质在空间上的周期变化可看成是固定的。
由于应变而引起的介质的折射率的变化由下式决定∆(1) PS （1） 2n式中，n 为介质折射率，S 为应变，P 为光弹系数。
通常，P 和S 为二阶张量。
当声波在各项同性介质中传播时，P 和S 可作为标量处理，如前所述，应变也以行波形式传播，所以可写成S =S 0sin(w s t -k s y ) （2）当应变较小时，折射率作为y 和t 的函数可写作n (y , t ) =n 0+∆n sin(w s t -k s y ) （3）式中，n 0为无超声波时的介质的折射率，∆n 为声波折射率变化的幅值，由（1）式可求出1∆n =-n 3PS 02设光束垂直入射（k ⊥k s ）并通过厚度为L 的介质，则前后两点的相位差为（4）=k 0n 0L +k 0∆nL sin(w s t -k s y )=∆Φ0+δΦsin(w s t -k s y ) 式中，k 0为入射光在真空中的波矢的大小，右边第一项∆Φ0为不存在超声波时光波在介质前后两点的相位差，第二项为超声波引起的附加相位差（相位调制），δΦ=k 0∆nL 。
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近代物理实验复习提纲
近代物理实验复习以基本概念为主，如什么是塞曼效应、磁阻效应、声光效应、光电效应、声光偏转、声光调制等。
另外，一些实验的简单原理也应要求掌握，如密立根测油滴实验、光速测定实验、夫兰克-赫兹实验、全息照相实验、光电效应实验等。
其他则了解一些相关实验现象和实验规律，如粘滞系数随温度的变化关系等。
以下每个实验提纲仅供参考！
一、电子衍射实验
1．由布拉格方程计算电子的波长。
2．德布罗意假设的内容？如何证明德布罗意假设的正确性。
二、夫兰克——赫兹实验
1．简述夫兰克赫兹实验的原理及实验目的。
2．解释阳极电流随栅极电压变化曲线，如何测定第一激发电势？
3．了解常见元素的第一激发电势。
三、光电效应的研究
1．光电效应的内容及公式。
2．实验中电流为零的点所对应的电压是否为要测的遏制电压？为什么？（注意暗电流、本底电流、反向电流的影响）
3．零电流法测遏止电势的条件。
四、钨的逸出功的测定
1．求加速电场为零时的阴极发射电流I，需要在曲线图上用外延图解法，而不能直接测量当阳极电压为零时阴极的电流，为什么？
五、塞曼效应
1．塞曼效应实验的分裂谱线中，σ成分和π成分各有什么特点？
2．调节F-P标准具，如果眼睛向某方向移动，观察到干涉纹从中心冒出来，应如何调节？
六、传感器综合实验
1．相敏检波器，参考电压对输入输出波形相位的影响？
2．当相敏检波器的输入与开关信号相同时，输出是什么极性的什么波？如正弦波
七、小型冰箱制冷功率的测定
1．简述制冷原理，分析热力学过程。
2．为什么测量时一定要使被冷却液温度充分稳定后才记录数据？
八、光速测定
1．本实验测量光速的原理。
2．如何测量调制波的波长。
3．本实验测量光速还存在哪些误差？如何改进？（提示：距离和相位的测量方面）
九、密立根油滴实验
1．实验测油滴带电量的基本原理。
2．为什么向油雾室喷油时要使两极板短路？
3．对同一颗油滴进行多次测量时，为什么平衡电压必须逐次调整？
十、变温粘滞系数的研究
1．样品粘滞系数随温度变化曲线。
2．落针下落计时装置原理及注意事项。
十一、磁阻效应
1．什么叫做磁阻效应？霍耳传感器为何有磁阻效应？
2．锑化铟磁阻传感器在弱磁场时和强磁场时的电阻值与磁感应强度关系有何不同？
这两种特性有什么应用？
十二、声光效应实验研究
1．为什么说声光器件相当于相位光栅？
2．声光器件在什么实验条件下产生喇曼－纳斯衍射？在什么实验条件下产生布喇格衍射？两种衍射的现象各有什么特点？
十三、全息照相
1．全息光路图及光路的要求。
2．要得到较好的全息图像，满足哪些条件？。