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基于Plateau-Rayleigh不稳定性探讨水柱与激光光环的依赖关系

发布时间:2018-04-01 08:06

  本文选题:几何光学 切入点:水柱光环 出处:《激光与光电子学进展》2017年03期


【摘要】:在低流速条件下,当自由下落的水流落在刚性平面上时,如果水柱与平面的接触点被激光照亮,可以观察到若干环绕在水柱上的光环。实验证明,接触点附近的稳定波纹结构是形成水柱光环的必要条件。根据伯努利方程和由Plateau-Rayleigh不稳定性理论得到的扰动波传播的色散关系,建立波纹稳定方程,进而通过实验探究环绕水柱的光环的性质。理论和实验结果表明,光环的疏密、亮度和数量与水柱的下落高度和初始流速、刚性平面种类以及俯视角度有直接关系。光环随着水柱的下落高度和初始流速的增大而变得密集。激光在刚性平面损失的能量越少,则光环越亮。存在一个观察光环的合适俯视角度区间,俯视角度越大,观察到的光环越多,因此观察光环时要尽量俯视。
[Abstract]:Under the condition of low velocity, if the contact point between the water column and the plane is illuminated by laser, some rings around the water column can be observed when the free falling water flow falls on the rigid plane. The stable corrugated structure near the contact point is a necessary condition for the formation of a water column ring. According to the Bernoulli equation and the dispersion relation of the perturbed wave propagation derived from the Plateau-Rayleigh instability theory, the corrugated stability equation is established. The theoretical and experimental results show that the ring density, brightness and quantity are associated with the falling height and initial velocity of the water column. The type of rigid plane and the angle of view are directly related. The ring becomes dense with the increase of the falling height and initial velocity of water column. The less energy the laser loses in the rigid plane, There is an appropriate range of overlooking angles for observing the halo, and the larger the overlooking angle, the more the aura is observed, so we should look down as far as possible when observing the aura.
【作者单位】: 北京交通大学理学院;北京交通大学土木建筑工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(61377029)
【分类号】:O35;TN24

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本文编号:1694665

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