Акустооптическая дифракция
Резонансная дифракция света на высокочастотном—звуке,— длина волны к-рого удовлетворяет условию αL/Λ2>1, называют Брэгговской дифракцией. Она возникает, если свет падает на звуковой пучок под определённым углом 6 (рис. а), так называемым углом Брэгга:
В этом случае отклонение света происходит только в 1-й порядок дифракции. Объяснить дифракцию Брэгга можно тем, что падающая под углом к звуковой решётке световая волна частично отражается от неё (рис. б) и интерференция отражённых лучей определяет интенсивность дифрагированного света: она максимальна, если разность оптического хода Δ световых волн, отражённых от соседних максимумов деформации среды, удовлетворяет условию: Δ = 2Λsinθ=α, то есть условию Брэгга. Интерференционная картина, однако, возникает лишь в том случае, если пучки, отраженные от соседних максимумов звуковой волны, пересекаются, то есть выполняется условие:
В зависимости от того, какой угол — тупой или острый образует волновой вектор света с направлением распространения звуковой волны, частота дифрагированного света равна ω + Ω (+ 1-й порядок дифракции) либо ω - Ω (- 1-й порядок). Этот процесс можно представить как рассеяние фотона на фононе, при котором соблюдается закон сохранения энергии и импульса. При этом знак — соответствует испусканию фонона, а знак + поглощению. Дифрагированный луч выходит из звукового пучка под углом рассеяния θ'; в изотропной среде θ' = θб. Для данной длины световой волны я существует предельная звуковая частота Ωпр = 4πсзв/α, выше которой Брэгговская дифракция невозможна. Эта частота отвечает случаю рассеяния света точно в обратном направлении.
Энергия падающего светового излучения распределяется между проходящим и дифрагированным лучами. Интенсивность дифрагированного света I1 при Брэгговской дифракции возрастает с увеличением интенсивности звука Iзв и длины взаимодействия L = D/cosθб до тех пор, пока весь падающий световой поток не окажется дифрагированным. При дальнейшем увеличении Iзв (или толщины звукового пучка D) часть отклонённого света, вновь дифрагируя на звуковой решётке, выходит из акустического пучка по направлению падающего излучения. В результате возникает периодичная зависимость интенсивности проходящего I0 и дифрагированного I1: света от Iзв и L:
