液体表面波干涉条纹强度的非均匀分布及表面波的衰减效应

作     者：祁建霞 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苗润才

授予年度：2006年

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：表面声波 激光干涉 光衍射 

摘      要：表面声波SAW(Surface Acoustic Waves)是传播能量集中于介质(固体或液体)表面的一种弹性波。表面声波沿介质界面传播，它携带有大量表面信息。因此表面波的研究引起了越来越多的重视。通过对沿介质界面传播的表面波性质的检测，就可以获取介质表面的特性，这为研究介质表面的性质提供了一种很好的方法。例如通过对金属SAW的检测，可以检测金属表面的裂纹、缺陷、粗造程度等。通过测量液体表面声波，可以得到液体表面的参数，如表面张力、粘性系数等。 本文主要包括以下四部分内容： 本文第一部分介绍了水波及表面波。内容包括水波的分类、水波的研究以及表面声波的研究历史、表面声波的检测方法。文中重点以回复力性质的不同对水波进行分类，对各种波的形成原因及特点进行了详细介绍。关于表面声波，回顾了其发展研究的历史，主要介绍表面声波的光学检测方法。根据表面声波传播介质的不同，对检测方法进行了分类，并从检测原理，研究进展及应用等方面对各检测方法进行了详细介绍。 本文第二部分内容是关于液体表面波干涉条纹强度非均匀分布的介绍。本文利用液体表面波实现光干涉实验时发现，实验中所观察到的干涉条纹中心强度小，越向两边强度越大。这与平时所接触的干涉条纹强度分布是有所不同的。现有的光学理论一般均认为，平面波所形成的干涉条纹，其干涉极大值是相等的，或者说其干涉亮条纹强度是均匀分布的。另外，一般在实验中，由于受入射光的非均匀分布的影响，通常所观察到的干涉条纹一般是视场中心干涉亮条纹强度最大，沿视场向外，亮条纹强度逐渐减小，也就是说一般实验上所观察到的干涉亮条纹中间强度极大，两边亮条纹强度小。针对实验所观察到的干涉图样，本文从理论上进行分析，作出了合理的解释。 本文的第三部分详尽的介绍了流体力学的一些基础知识，介绍了粘性、牛顿流体、理想流体等一些基本概念，给出了描述流体运动的经典流体力学方程：理想流体的运动方程——欧拉方程;粘性流体的运动方程——纳威-斯托克斯方程;不可压缩粘性流体的色散方程。 本文第四部分的工作主要是通过液体表面波的光衍射实验测定几百赫兹液体表面波的衰减系数。当激光照射在液体表面时，由于液体表面声波的存在，反射