Ćwiczenie 4

 

Analiza obrazów ugięciowych światła laserowego na fali ultradźwiękowej

Pobierz instrukcję

Zagadnienia do opracowania.

  1. Rozchodzenie się fal sprężystych w ośrodkach ciągłych.
  2. Równanie falowe dla fali dźwiękowej.
  3. Wytwarzanie fal akustycznych w cieczach.
  4. Własności kryształów ferroelektrycznych:
    1. struktura domenowa;
    2. polaryzacja spontaniczna;
    3. ruchy domen w zewnętrznym polu elektrycznym.
  5. Zjawisko piezoelektryczności.
  6. Nadajnik piezoelektryczny:
    1. konstrukcja piezoelektrycznych głowic ultradźwiękowych;
    2. drgania rezonansowe podłużne i poprzeczne przetwornika piezoelektrycznego.
  7. Oddziaływanie światła z falami ultradźwiękowymi w cieczach.
  8. Normalne zjawisko ugięcia światła na fali ultradźwiękowej:
    1. rozkład natężeń światła w widmie ugięciowym;
    2. teoria Ramana – Natha.
  9. Wyznaczanie prędkości rozchodzenia się dźwięku na podstawie obrazu dyfrakcyjnego ugięcia światła na ultradźwiękowej siatce dyfrakcyjnej (metoda interferencji pierwotnych).
  10. Budowa i zasada działania lasera gazowego (na przykładzie lasera helowo-neonowego):
    1. przejścia promieniste: absorpcja, emisja spontaniczna i wymuszona;
    2. budowa lasera;
    3. ośrodek aktywny lasera He – Ne;
    4. inwersja obsadzeń stanów;
    5. rezonator optyczny;
    6. własności światła laserowego.
  11. Zasada detekcji obrazów w kamerach CCD.

Zestaw przyrządów

  1. Laser He – Ne (λ = 543 nm).
  2. Zasilacz lasera.
  3. Komora pomiarowa z głowicami ultradźwiękowymi (o częstotliwościach 5 MHz i 10 MHz).
  4. Stolik do umieszczenia komory pomiarowej.
  5. Generator mocy wysokiej częstotliwości (Agilent 33220A).
  6. Kamera CCD (JAI Pulnix CM – 140MCL).
  7. Wzmacniacz mocy.
  8. Filtr szary (ND = 2.0).
  9. Ekran z podziałką centymetrową.
  10. Zwierciadło.
  11. Miarka centymetrowa.
  12. Zestaw komputerowy.

Literatura

  1. A. Śliwiński – „Ultradźwięki i ich zastosowanie”, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne,
    Warszawa 1993.
  2. R.P. Feynman, R. Leighton, M. Sands – „Wykłady z fizyki”, T.1., Część 2, PWN, Warszawa 2003.
  3. M. Kwiek, A. Śliwiński, E. Hojan – „Akustyka laboratoryjna”, Część II, PWN, 1971.
  4. F.C. Crawford – „Fale”, PWN, Warszawa 1975.
  5. J. Stankowski, A. Graja – „Wstęp do elektroniki kwantowej”, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1972.
  6. R.I. Sołouchin – „Optyka i fizyka atomowa. Ćwiczenia laboratoryjne”, PWN, Warszawa 1982.
  7. J. Wehr – „Pomiary prędkości i tłumienia fal ultradźwiękowych”, PWN, Warszawa 1972.
  8. I.N. Bronsztajn, K.A. Siemiendiajew – „Matematyka. Poradnik encyklopedyczny”, PWN, Warszawa 1970.
  9. Ch. Kittel – „Wstęp do fizyki ciała stałego”, PWN, Warszawa 1999.
  10. J. Handerek – „Wstęp do fizyki ferroelektryków”, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 1971.
  11. A. Kujawski, P. Szczepański – „Lasery”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1999.
  12. B. Ziętek – „Lasery”, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 2009.
  13. M. Young – “Optics and Lasers”, Springer 1977.
  14. G.F. Knoll – “Radiation Detection and Measurement”, Wiley 1979.
  15. Ch. Kittel – “Introduction to Solid State Physics”, Wiley 2004.
  16. R.P. Feynman, R. Leighton, M. Sands – “The Feynman Lectures on Physics” , Vol. 1., Part 2., Addison –Wesley, 2005