声光效应shengguang xiaoying

声波在物质中传播时，会在物质中引起弹性应变，使物质的密度发生变化，从而使物质的光学性质(介电系数，折射率等)发生相应的变化的现象。假定频率为ωL的单色光波和频率为ωs的声波同时照射到某种物质上，传播方向互相垂直，在相交处光波和声波相遇。如果声波波长比光束直径大得多，当由声音产生的压力波的波峰和波谷经过光束时，对于穿过声波的光束来说，声波的作用就象一个随时间变化着的棱镜，光束的折射方向便在原来的方向附近来回摆动。这个效应已被广泛应用在光学致偏器和激光控制装置中。如果声波波长与光束直径大小相当，则声波的作用就象一个随时间变化的透镜，反复地将光束会聚和发散。这个效应已用来控制某些激光系统。如果声波波长比光束直径小得多，则声波经过光束时，在光束直径大小的范围内，折射率随空间位置周期性地变化，而且变化的周期等于声波波长。这对光束而言，声波的作用好比是一个光栅，这种“声学衍射光栅”将使光束衍射，产生一支或多支附加的光束，沿着新的方向传播，在比较简单的情况下，这种光波被声波衍射的方程与布喇格方程完全类似，即式中λS与λL分别为声波波长和光在真空中的波长，n为衍射级，θ为衍射角（相对于原来的传播方向）。但是，“声学光栅”是以声音的传播速度vS移动的，因此会引起衍射光束频率（或波长）的多普勒移动。在大多数情况下，这个频移△ωL正好等于声音的频率ωS。衍射光束的强度一般正比于声音的强度。声光效应可广泛用于光电子学、光信息处理、激光锁模以及分析物质弹性等方面。