光の回折 図は超音波による光の回折を示した概念です。この図では入力される超音波の周波数および入力され

光の回折

図は超音波による光の回折を示した概念です。この図では入力される超音波の周波数および入力される光の周波数が単一であると仮定された上で説明されています。
sinθ=nλ
この式を満足する角度で各方向からくる光の位相が揃い光が強くなり、その他の場所では光は弱めあって暗くなる。

もし媒質に入力される超音波が複数の周波数を持っている場合、フィルム上の輝点はどのようになりますか？光は単一の周波数です。

また、入力される超音波の周波数は一定で、入力される光の周波数が複数である場合はフィルム上の輝点はどのようになりますか？

No.5 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/04/19 20:17

>この図では入力される超音波の周波数および入力される

>光の周波数が単一であると仮定された

これ、ひょっとして、超音波の周波数はひとつ
光の周波数もひとつだが、光と音の周波数は別
という意味だろうか???

まあそれは置いといて、超音波による疎密が複数の周波数を
含むなら、輝き点は疎密のフーリエ変換になるので
周波数に応じた輝点が其々表れるます。

光が複数の周波数を含む場合も同じですね。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/04/19 11:19

これAO素子の話だよね。

>入力される超音波の周波数および入力される光の周波数が単一

じやなくて

入力される超音波の媒体中での波長と入力される光の媒体中の波長
に大きな差がない場合

だと思うよ。

数十MHzの超音波の波長は光の波長と大体合うので
音波で回折格子が作れ
いろいろ面白い応用が有ります。

No.3 回答者： himagene 回答日時： 2023/04/18 22:45

図は超音波によって媒体の内部に密度波として作られた回折格子による光の分散を説明しています。

密度波が進行波の場合は回折光のパターンも高速（媒体中の音速）で動くので目では見えません（高速度カメラでは見えるでしょう、またはパルスレーザーを光源にする）。そのため定在波を使った回折の説明かと思ったのですが、よく見ると振動子の向かい側が吸音材なので進行波を考えているようですね。
＞超音波が複数の周波数を持っている場合
１）二つの周波数が近い場合には媒体中の密度波はうなりを持ち格子定数dは大きくなります。d sinθ=nλ（質問文中の式は間違っています。次元が合わないでしょ）を見ての通り回折角は小さくなります。
２）もっと多くの周波数の場合には、密度波の周期性がなくなるので解説パターンは無くなり、光源からの平行光で照らされたスクリーン上の明るさがゆらめくだけです。
＞入力される超音波の周波数は一定・・・・
回折格子に複数の波長の光を入射した場合のパターンです。それぞれの波長が作るパターンの重ね合わせです。波長間隔が狭い非常に多くの光の場合の極限は白色光ですから、虹のようになります。高次の回折光との重なりは式を見ればわかるでしょう。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/04/18 12:34

> 図は超音波による光の回折を示した概念です。

なので、
> 入力される超音波の周波数および入力される光の周波数が
という事ではないはずです。
超音波の周波数を光の周波数に見立てて、という事でしょう。

> 超音波が複数の周波数を持っている場合、…？光は単一の周波数…
> 超音波の周波数は一定で、入力される光の周波数が複数である場合
という仮定は成り立たないはずです。

No.1 回答者： stomachman 回答日時： 2023/04/18 12:30

光に位相差を与えるのに線形効果だけを使っているようですから、線形。

つまり超音波が複数の周波数を持っている場合、それぞれの周波数成分によって生じる効果の重ね合わせ（足し算）になるでしょうね。