大学物理实验实验33 声光效应

做实验时，通光孔可用不干胶纸封住，否则易损坏光学
增透膜，如有灰尘可用洗耳球吹去。
思考题
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-奈斯和布 拉格衍射？两种衍射的现象各有什么特点？ 3、调节喇曼-奈斯衍射时，如何保证光束垂直入射?
声 光 效 应
物理实验教学中心
实验背景
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，这种现象是光与介质中的声波相互 作用的结果。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信技术等方 面有着重要的应用。
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．了解声光效应在通信技术中的应用。
实验仪器
实验装置示意
实验原理
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-奈斯衍射和布拉格衍射。
喇曼-奈斯衍射原理示意
布拉格衍射原理示意
实验内容与步骤
1．观察喇曼-奈斯衍射现象
按照实验原理出现了喇曼-奈斯型衍射现象后，使之 达到最佳状态。分别改变信号发生器的功率和频率， 观察衍射现象的变化，记录实验现象。
2．测量声光器件的衍射效率
在喇曼-奈斯衍射条件下，一级衍射光的效率为
I1 I入
3．测量超声波长λS和声速S
按照下图所示，测量光屏上零级和一级衍射光点之间的距离a，声 光器件与光屏之间的距离为L，计算一级衍射角，
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衍射角测量示意
4．测量声光器件的带宽和中心频率 将频率计的输入与实验仪的“测频”插座连 接，测量超声信号源的频率。 5．观测利用声光效应的信息传输实验 开启实验仪的电源，这样加到声光器件上的信号变
成经脉冲方波调制的超声波，经过声光相互作用，传输
到接受端。调节“调制频率”并控制“音量”，可由双
踪示波器上观测调制频率和解调频率及其变化，并且由
仪器内置的扬声器收听变化的音调。
注意事项
1、高频超声信号源不得空载，即在开启实验仪电 源前，应先将“输出”端与声光器件相连，否则，容易 损坏超声信号源。 2、声光器件应小心轻放，不得冲击碰撞，否则将 可能损坏内部晶体而报废。 3、声光器件的通光面不得接触、擦拭、清洗，不