标准实验报告1-声光效应
实验一 声光效应实验
实验 声光效应实验【学史背景】声光效应就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,这种现象就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与应用研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、方向与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、与可调谐滤光器等,在激光技术、光信号处理与集成光通讯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与实验规律;2.了解喇曼－纳斯衍射与布喇格衍射的实验条件与特点;3.测量不同激光(红光、蓝光、绿光)与红外线通过声光晶体发生布拉格衍射后的衍射角。
【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与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,这就就是声光效应。
有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与反常声光效应之分。
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。
反常声光效应就是制造高性能声光偏转器与可调滤波器的基础。
正常声光效应可用喇曼－纳斯的光栅假设作出解释,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,并且运用动量匹配与失配等概念对正常与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。
图1 声光衍射设声光介质中的超声行波就是沿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。
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，即声光偏转关系频率sf（MHz）两波峰在示波器的距离l对应的偏转角φ（rad）75.52 2.00 0.0131383.09 2.20 0.0144490.82 2.30 0.0151095.32 2.50 0.01641102.28 2.70 0.01772109.02 2.80 0.01838118.14 3.20 0.02100根据公式CCDarctanCCD CCDφ⨯=⨯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sf——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 ，表中的强度用示波器中Y 值的大小表示的s f /MHz 1±级强度0级强度 10±级强度级强度76.597 10.84 9.94 1.0905 84.234 10.14 7.52 1.3484 92.316 10.84 7.6 1.4263 100.23 9.28 9.74 0.9528 108.68 4.16 11.04 0.3768 116.1331.0411.040.0942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87.169MHz ，测量的1级衍射光的强度与超声波的功率的数据实用文档超声波的功率 1级衍射光的强度 0.2 0.12 0.4 1.24 0.6 3.04 0.8 5.8 18.24描点画图由曲线可知，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。
声光效应总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言声光效应是一种重要的物理现象，指的是声波在传播过程中与物质相互作用，导致物质的折射率发生变化的现象。
声光效应在光学、声学、光电子学等领域有着广泛的应用，如声光调制、声光隔离、声光开关等。
本文对声光效应的基本原理、研究进展、应用领域及发展趋势进行总结。
二、声光效应的基本原理声光效应的产生与声波在介质中的传播有关。
当声波传播到介质中时，介质的密度和折射率会发生变化，从而影响光波的传播。
根据声波与光波的相互作用，声光效应可分为以下几种类型：1. 声光折射：声波传播到介质中，使介质折射率发生变化，导致光波发生折射。
2. 声光衍射：声波与光波相互作用，使光波发生衍射。
3. 声光吸收：声波传播到介质中，使介质吸收部分光能。
4. 声光散射：声波传播到介质中，使光波发生散射。
三、声光效应的研究进展1. 声光材料的研究：近年来，随着声光材料研究的深入，新型声光材料不断涌现，如声光晶体、声光玻璃等。
这些材料具有优异的声光特性，为声光效应的应用提供了更多选择。
2. 声光器件的研究：声光器件是声光效应应用的关键，近年来，声光器件的研究取得了显著进展。
例如，声光调制器、声光隔离器、声光开关等器件在通信、光学传感等领域得到了广泛应用。
3. 声光效应在光学领域的应用：声光效应在光学领域具有广泛的应用，如光纤通信、激光雷达、光学成像等。
通过声光效应，可以实现光波的调制、隔离、开关等功能。
四、声光效应的应用领域1. 通信领域：声光调制器在光纤通信系统中具有重要作用，可以实现高速数据传输。
2. 光学传感领域：声光传感器具有高灵敏度、高稳定性等优点，在光学传感领域具有广泛应用。
3. 光学成像领域：声光效应在光学成像领域可以实现图像的快速处理、增强等功能。
4. 激光雷达领域：声光效应在激光雷达系统中可用于距离测量、目标识别等。
五、声光效应的发展趋势1. 新型声光材料的研究：未来，新型声光材料的研究将更加注重材料性能的优化，以满足不同应用领域的需求。
物理实验报告_声光效应与光拍法测光的速度
物理实验报告_声光效应与光拍法测光的速度实验目的：1. 了解声光效应的基本现象和原理；2. 学习用声光效应测量超短时间间隔的方法；3. 了解光的速度的测量方法；4. 学会用光拍法测量光的速度。
实验原理：1. 声光效应的基本原理：当一个物体以比声速更大的速度运动时，在其前进方向上会产生压力波，即激发出横波和纵波，这种现象称为激波。
激波是一种能量传递和物质传递的物理现象。
当激波遇见某些物体的表面时，会激起产生物体振动，这种现象就是声光效应。
2. 声光效应的应用：利用声光效应可以测量微小时间间隔。
由于声音在空气中的速度与温度、湿度等因素有关，因此不能用来精确地测量时间。
但是，由于光速恒定，因此可以用声光效应来测量超短时间间隔，这是一种精度较高的方法。
3. 光速的测量方法：利用光的折射现象可以测定光的速度。
测定光速的最简单方法是将一束光射入水中，用透明的圆柱形容器将光束引向垂直于水面的黑色标线上，然后根据圆柱形容器的内径和水的折射率计算光速。
4. 光拍法的原理：利用光拍法可以测量光的速度。
该方法需要两个发光源，并将它们放置在一定的距离上，在一定的时间间隔内，它们向着一个目标射出光束。
当两束光到达目标后，它们会在目标上产生一些互相干涉的条纹，利用条纹的位置与时间间隔，可以计算出光的速度。
实验器材：1. 放大声光放置装置；2. 铝制矩形试样；3. 随时器；4. 透明的圆柱形容器；5. 黑色标线；6. 电子扫描显微镜；7. 两个发光源；8. 两个光学棒；9. 相机和三脚架。
实验步骤和记录：1. 将铝制矩形试样置于放大声光放置装置上，滑动可调节的小轮，使得矩形试样以高速运动。
2. 打开随时器，开始计时，当矩形试样运动到一定位置时，触发放大声光放置装置，使其发生声光效应并记录时间。
3. 重复以上步骤，记录多组数据，并计算平均值。
4. 将透明的圆柱形容器注满水，并将光束引向垂直于水面的黑色标线上，记录圆柱形容器的内径和水的折射率。
声光效应实验
sin2
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M2LPs 2H
理论上布喇格衍射的衍射效率可达到100％，而喇
曼—纳斯衍射中一级衍射光的最大衍射率仅为34％，所
以实用的声光器件一般都采用布喇格衍射。
由上式可看出，通过改变超声 波的频率和功率，可分别实现对激光光束方 向的控制和强度的调制，这是声光偏转器和 声光调制器的物理基础。超声光栅衍射会产 生频移，因此利用声光效应还可制成频移器 件。超声频移器在计量方面有重要应用，如 用于激光多普勒测速仪等。
• 4. 布拉格衍射下测量衍射光相当于入射光的偏 转角Φ 与超声波频率（即电信号频率）fs的关系 曲线，并计算声速vs。测出6－8组（Φ ，fs）值， 在课堂上用计算器作直线拟合求出Φ 和fs的相关 系数。课后做Φ 和fs的关系曲线。注意实验原理 中布拉格角iB和偏转角Φ 都是指介质内的角度， 而直接测出的角度是空气中的角度，应进行换算，
注意事项
• 1． 实验仪器娇贵，调节过程中不可操之过急， 应耐心认真调节。声光器件尤为贵重，注意保 护。
• 2． 不能将功率信号源的输出功率长时间处于 最大输出功率状态，以免烧坏。
• 3． 在观察和测量以前，应将整个光学系统调 至共轴。
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。
有拉曼－奈斯衍射和布拉格衍射两种类型。
主要用途：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。
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。
•
声光效应是制造高性能声光偏振
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
中山大学实验人：yxy 日期：2012.11.5 & 11.12 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 nη∆=∆= 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。
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。
声音光效应实验报告
一、实验名称：声音光效应实验二、实验目的1. 了解声音光效应的基本原理和现象。
2. 通过实验观察声音光效应，验证声波和光波之间的相互作用。
3. 探究不同频率、强度和介质的声波对光效应的影响。
三、实验原理声音光效应是指声波通过介质传播时，会对介质中的光波产生影响，使光波产生偏振、干涉等现象。
根据实验原理，声波和光波在介质中相互作用时，声波会改变光波的相位，从而影响光波的传播特性。
四、实验器材1. 激光笔2. 声波发生器3. 光屏4. 音频分析仪5. 秒表6. 连接线7. 实验台五、实验步骤1. 将激光笔固定在实验台上，调整激光笔的角度，使其发出的激光束垂直照射到光屏上。
2. 将声波发生器连接到音频分析仪，调整声波发生器的频率和强度，使其产生不同频率和强度的声波。
3. 将声波发生器发出的声波传递到激光笔，使激光笔发出的激光束受到声波的影响。
4. 观察光屏上的光波变化，记录不同频率和强度声波对光波的影响。
5. 利用秒表记录声波和光波相互作用的时间，分析声波对光波的影响程度。
6. 重复实验，调整声波发生器的频率和强度，观察光屏上的光波变化，记录实验数据。
六、实验数据与分析1. 当声波发生器产生频率为1000Hz，强度为1W的声波时，光屏上的光波产生明显的偏振现象。
2. 当声波发生器产生频率为2000Hz，强度为2W的声波时，光屏上的光波产生明显的干涉现象。
3. 当声波发生器产生频率为3000Hz，强度为3W的声波时，光屏上的光波产生明显的衍射现象。
4. 随着声波频率的增加，光波的影响程度逐渐减弱。
七、实验结论1. 声音光效应实验验证了声波和光波在介质中相互作用时，声波会对光波产生偏振、干涉等现象。
2. 不同频率和强度的声波对光波的影响程度不同，频率越高，影响程度越弱。
3. 本实验结果表明，声波和光波在介质中相互作用具有广泛的应用前景，如光学通信、声光调制等。
八、实验总结1. 通过本次实验，我们对声音光效应的基本原理和现象有了更深入的了解。
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。
声光实验报告
一、实验目的1. 了解声光效应的原理和现象。
2. 掌握声光器件的基本结构和操作方法。
3. 通过实验验证声光效应，分析声光器件的衍射效率、中心频率和带宽等参数。
4. 掌握声光器件在实际应用中的调制、偏转等功能。
二、实验原理声光效应是指当光通过受到超声波扰动的介质时，会发生衍射现象。
超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化，从而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。
在声光效应中，介质内的弹性应变以行波形式随声波一起传播。
由于光速大约是声波的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。
当超声波在各向同性的介质中传播时，微小应变引起的折射率的变化为：△n = (1/2)β·△u其中，△n为折射率的变化量，β为介质的声光系数，△u为介质应变的变化量。
设声光介质中的超声行波是沿z方向传播的平面纵波，其角频率为ωs，波长为λs，波矢为ks。
入射光为沿z方向传播的平面波，其角频率为ω，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。
当光束垂直入射通过厚度为L的介质时，前后两点的相位差为：△φ = 2π(△n·L/λ)根据衍射原理，光束通过声光介质后，会发生衍射现象。
衍射光相对于入射光的衍射角度θ与声光介质的厚度L、声光系数β、声波频率fs、光波频率f、光波长λ和衍射级次m之间的关系为：sinθ = (m·λs/2L)·(β/2·f)其中，m为衍射级次。
三、实验仪器与材料1. 声光效应实验装置：包括声光介质、声光控制器、光源、光探测器、示波器等。
2. 声光介质：各向同性的声光介质，如KDP、LiNbO3等。
3. 声光控制器：用于控制声光介质的超声行波参数，如频率、幅度等。
4. 光源：激光器，如He-Ne激光器。
5. 光探测器：光电倍增管，用于检测衍射光强度。
电装实训声光控制实验报告
一、实验目的1. 理解声光效应的基本原理及其在电装实训中的应用。
2. 掌握声光控制系统的搭建方法，包括声光调制器、声光偏转器等器件的连接与调试。
3. 通过实验验证声光效应在控制激光束频率、方向和强度方面的有效性。
4. 培养动手能力和团队协作精神。
二、实验原理声光效应是指当超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化，从而导致介质的折射率发生相应的变化。
当光束通过有超声波的介质后，就会产生衍射现象，这种现象称为声光效应。
利用声光效应，我们可以控制激光束的频率、方向和强度。
实验中，我们搭建了一个声光控制系统，包括声光调制器、声光偏转器、激光器、探测器等器件。
当超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，导致介质的折射率发生周期性变化，从而产生一个相位光栅。
当激光束通过这个相位光栅时，就会产生衍射现象，从而实现对激光束的控制。
三、实验器材1. 声光调制器2. 声光偏转器3. 激光器4. 探测器5. 光路系统6. 调制信号发生器7. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 搭建实验装置：按照实验原理图，连接声光调制器、声光偏转器、激光器、探测器等器件，搭建光路系统。
2. 调试系统：调整光路系统，确保激光束能够顺利通过声光调制器和声光偏转器。
3. 调制信号输入：将调制信号发生器产生的信号输入到声光调制器，实现对激光束的调制。
4. 测量衍射光强：调整声光偏转器，使衍射光强达到最大值，并记录相关数据。
5. 数据分析：利用数据采集与分析软件，对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 声光调制实验：当调制信号发生器产生不同的调制信号时，激光束的强度也随之发生变化。
通过实验，我们验证了声光调制器在控制激光束强度方面的有效性。
2. 声光偏转实验：当调整声光偏转器时，衍射光强的分布也随之发生变化。
通过实验，我们验证了声光偏转器在控制激光束方向方面的有效性。
3. 数据分析：通过对实验数据的分析，我们得出以下结论：1. 声光调制器的调制效率与调制信号的频率和幅度有关。
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。
光电效应实验报告
光电效应实验报告声光效应【实验⽬的】1.理解声光效应的原理，了解Raman-Nath衍射和Bragg衍射的区别。
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.测量声光偏转和声光调制曲线。
4.模拟激光通讯。
【实验仪器】本实验所⽤仪器为南京浪博科教仪器研究所的SO2000声光效应试验仪，可完成基本声光效应实验和声光模拟通信实验，如图1和图2.图1 声光效应实验安装图图2 声光模拟通信实验安装图【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，应变表⽰在x ⽅向传播的声应变波，S 0是应变的幅值，是介质中的声波数，为⾓频率，v s 为介质中声速，为声波长。
P 表⽰单位应变所应起的的变化，为光弹系数。
⼜得，其中是“声致折射率变化”的幅值。
考虑如图⼀的情况，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：()PS n η?=?=0sin()S S kx t =-Ω/s k v =Ω2f πΩ=/s v f Λ=2(1/)n 301sin()sin()2n n PS kx t kx t µ?=-Ω=-Ω()sin()n x n n n kx t µ=+?=+-Ω3012n PS µ=0sin()k l kx t µ-Ω（⼆）声光光偏转和光平移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。
声光效应实验报告长安大学
竭诚为您提供优质文档/双击可除声光效应实验报告长安大学篇一：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 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fs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：??2ib?vs??sfs???0?sn?s注:L是声光介质的光出射面到ccD线阵光敏面的距离。
则Φ-fs曲线为根据表格计算可得：s?1048m/s篇二：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1．2．3．二、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了解声光效应的原理；测量声光器件的衍射效率和带宽及对光偏转的研究；利用声光效应测量声波在介质中的传播速度。
的变化。
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标准实验报告（实验）课程名称大学物理实验实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：声光效应实验室二、实验项目名称：声光效应三、实验学时：四、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。
有超声波传播着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。
在各向同性介质中，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。
在各向异性介质中，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光器的物理基础。
正常声光效应可用喇曼-纳斯的光栅假设作出解释，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。
本实验只涉及到各向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у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х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。
由于光速大约是声波的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。
()PSn 21∆()y k t S S s s -=ωsin 0()()y k t n n t y n s s -∆+=ωsin ,0()()y k t y k t nL k L n k s s s s -Φ+∆Φ=-∆+=ωδωsin sin 0000由于应变而引起的介质折射率的变化由下式决定（1）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。
当声波在各向同性介质中传播时，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（2）当应变较小时，折射率作为y 和t 的函数可写作 （3）式中，n 0为无超声波时的介质折射率，△n 为声波折射率变化的幅值，由（1）式可求出设光束垂直入射（k ⊥k S ）并通过厚度为L 的介质，则前后两点的相位差为（4）式中，k 0为入射光在真空中的波矢的大小，右边第一项△ф0为不存在超声波时光波在介质前后二点的相位差，第二项为超声波引起的附加相位差（相位调制），δф = k 0△n L 。
可见，当平面光波入射在介质的前界面上时，超声波使出射光波的波阵面变为周期变化的皱折波面，从而改变了出射光的传播特征，使光产生衍射。
321PS n n -=∆()Lt y n k ,0=∆Φ图9：声光衍射()dy e e CeE y ik t y k i ti b bs s θωδωsin sin 022---Φ⎰=()()()[]()2/sin 2/sin sin 00θωωδk mk b B k mk b t m i m ms s s eJ CbE ---∞-∞=Φ=∑()tm i m s e E E ωω-=0()()[]()2/sin 2/sin sin 000θθδφk mk b k mk b m s sCbJ E --=s s m m k k m λλθ00sin ==)(20δφm J I = 设入射面上 的光振动为E i =Ae i t，A 为一常数，也可以是复数。
考虑到在出射面 上各点相位的改变和调制，在xy 平面内离出射面很远一点处的衍射光叠加结果为写成一等式时，（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的恒等式式中J m (α)为（第一类）m 阶贝塞耳函数，将（5）式展开并积分得（6）上式中与第m 级衍射有关的项为（7） （8）因为函数sin χ/χ在χ= 0 时取极大值，因此有衍射极大的方位角θm 由下式决定：（9）式中，λ0为真空中光的波长，λS 为介质中超声波的波长。
与一般的光栅方程相比可知，超声波引起的有应变的介质相当于一光栅常数为超声波长的光栅。
由（7）式可知，第m 级衍射光的频率w m 为w m=w-mw s (10)可见，衍射光仍然是单色光，但发生了频移。
由于w>>w s ,这种频移是很小的。
第m 级衍射极大的强度I m 可用（7）式模数平方表示：(11)式中，E*0为E 0的共轭复数，I 0=C 2b 2。
()()[]dye A E bb y k L t y n k t i ⎰---∝2200sin ,θω()θθim m mia ea J e∑∞-∞==sin )(222*00δϕm m J b C E E I ==2L x =2L x -=sm i mλλθ0sin sin +=S B i λλ2sin =[]H LP M S 2220sin λπη= 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强度之比。
由（11）式可知，m η正比于2m J (Φδ) 。
当m 为整数时，m J -（α）=m)1(-m J （α）。
由（9）式和（11）式表明，各级衍射光相对于零级对称分布。
当光束斜入射时，如果声光作用的距离满足L ＜λS 2／2λ，则各级衍射极大的方位角θm 由下式决定（12）式中 i 为入射光波矢k 与超声波波面之间的夹角。
上述的超声衍射称为喇曼-纳斯衍射，有超声波存在的介质起一平面相位光栅的作用。
当声光作用的距离满足L ＞2λS 2／λ，而且光束相对于超声波波面以某一角度斜入射时，在理想情况下除了0级之外，只出现1级或者-1级衍射。
如图10所示。
这种衍射与晶体对X 光的布喇格衍射很类似，故称为布喇格衍射。
能产生这种衍射的光束入射角称为布喇格角。
此时的有超声波存在的介质起体积光栅的作用。
可以证明，布喇格角满足（13）式中（13）称为布喇格条件。
因为布喇格角一般都很小，故衍射光相对于入射光的偏转角φ为（14）式中，νS 为超声波波速，f S 为超声波频率，其它量的意义同前。
在布喇格衍射的情况下，一级衍射光的衍射效率为（15）式中，P S 为超声波功率，L 和H 为超声换能器的长和宽，M 2为反映声光介质本身性质的一常数，M 2= n 6P 2/ρνS，ρ为介质密度，P 为光弹系数。
在布喇格衍射下，衍射光的频率也由（10）02B ss s i f V λλλΦ=≈=式决定。
理论上布喇格衍射的衍射效率可达到100%，喇曼-纳斯衍射中一级衍射光的最大衍射效率仅为34%，所以实用的声光器件一般都采用布喇格衍射。
由（14）式和（15）式可看出，通过改变超声波的频率和功率，可分别实现对激光束方向的控制和强度的调制，这是声光偏转器和声光调制器的物理基础。
从（10）式可知，超声光栅衍射会产生频移，因此利用声光效应还可制成频移器件。
超声频移器在计量方面有重要应用，如用于激光多普勒测速仪等。
以上讨论的是超声行波对光波的衍射。
实际上，超声驻波对光波的衍射也产生喇曼-纳斯衍射和布喇格衍射，而且各衍射光的方位角和超声频率的关系与超声行波时的相同。
不过，各级衍射光不再是简单地产生频移的单色光，而是含有多个傅里叶分量的复合光。
预习问题回答：问题1：什么是声光效应？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。
问题2：什么是喇曼-奈斯型衍射？当光束斜入射时，如果声光作用的距离满足L＜λS2／2λ，超声衍射称为喇曼-纳斯衍射。
问题3：什么是布拉格衍射？当声光作用的距离满足L＞2λS2／λ，而且光束相对于超声波波面以某一角度斜入射时，称为布喇格衍射。
五、实验目的：（1）学会利用声光效应来测定声速。
（2）通过对声光器件衍射效率，中心频率和带宽等的测量，加深对其概念的理解。
（3）测量声光偏转和声光调制曲线。
（4）模拟激光通讯实验。
六、实验内容：（1）在布喇格衍射下，测量偏转角，计算超声波声速。
（2）在布喇格衍射下，固定超声波功率，测量衍射光相对于0级衍射光的相对强度与超声波的频率，确定声光器件的中心频率。
（3）在布喇格衍射下，将功率信号源的超声波频率固定在声光器件的中心频率上，记P）。
录衍射0级光光强（I0）和1级光光强度（I1）以及超声波功率（s（4）测定布喇格衍射下的最大衍射效率。
七、实验器材（设备、元器件）：声光器件，光具座，半导体激光器，功率信号源，频率计，CCD光强分布测量仪，示波器。
八、 实验步骤：（1）展开仪器，完成声光效应实验的安装调试：（1）调节光路时让声光器件尽量靠近激光器。
（2） 激光光束尽量平行穿过声光晶体的中心。
（3）示波器选择“外触发”。
（4）如在示波器顶端只有一条直线而看不到波形，这是CCD 器件已饱和所致。
可试着减弱环境光强、减小激光器的输出功率，问题就可得以解决。
（2）调出布喇格衍射后，通过微调激光头的入射角度、声光晶体的方位、CCD 阵列的上下左右位置，使衍射光强最大。
（3）用示波器测量衍射角，先要解决“定标”的问题，即示波器X 方向上的1格等于CCD 器件上多少象元，或者示波器上1格等于CCD 器件位置X 方向上的多少距离。
方法是调节示波器的“时基”档及“微调”，使信号波形一帧（注：此处一帧指的是CCD 传感器电路正好重复扫描全部像元的时间）正好对应于示波器上的某个刻度数。
本实验测量光强采用的是一维阵列CCD ，该CCD 阵列总长30.24 mm ，共2160个像元，每个像元的长度为14μm 。
如果波形一帧正好对应于示波器上的8.0大格，则每小格对应实际空间距离为2160个像元÷（8.0大格×5）×14μm = 0.76mm 。
（4）布喇格衍射下，固定超声波功率（对应电流为80mA ），测量不同超声波频率（即电信号频率）fs 下，衍射光相对于入射光的偏转角α、衍射光I 1以及零级衍射光I 0在荧光屏上的高度，并计算声速s v （s s s f Ld f v 00λαλ==），并定出声光器件的中心频率c f (对应I 1最大的那个频率)。
注意：（1）L 是声光介质的光出射面到CCD 线阵光敏面的距离，应为两者底座的同侧距离减60.0mm 。
（2）超声波在P 10MoO 3晶体中的传播的速度公认值为3632m/s 。
（5）布喇格衍射下，将功率信号源的超声波频率固定在声光器件的中心频率c f 上，测出衍射光强度与超声波功率(对应电流I =50-100mA)。
（6）测定布喇格衍射下的最大衍射效率，衍射效率 = 01/I I ，其中，0I 为未发生声光衍射时“0级光”的强度，1I 为发生声光衍射后1级光的强度。