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[拼音]：guangsheng xiaoying

[英文]：photoacoustic effect

當物質受到週期性強度調製的光照射時，產生聲訊號的現象。光聲效應是在1880年由A.G.貝爾發現的。它的機理是:當物質受到光照射時，物質因吸收光能而受激發，然後通過非輻射消除激發的過程使吸收的光能（全部或部分）轉變為熱。如果照射的光束經過週期性的強度調製，則在物質內產生週期性的溫度變化，使這部分物質及其鄰近媒質熱脹冷縮而產生應力（或壓力）的週期性變化，因而產生聲訊號，此種訊號稱光聲訊號。光聲訊號的頻率與光調製頻率相同，其強度和相位則決定於物質的光學、熱學、彈性和幾何的特性。

光聲訊號可以用傳聲器或壓電換能器進行接收，前者適用於檢測密閉容器內的氣體或固體樣品產生的聲頻光聲訊號；後者還可適用於檢測液體或固體樣品的光聲訊號，檢測頻率可以從聲頻擴充套件到微波頻段。

由於在光聲效應的測試中，檢測的是被物質所吸收的光能與物質相互作用以後產生的聲能，因此利用光聲效應檢測物質的組分和特性是非常靈敏的。光聲效應的主要應用有以下兩個方面。

（1）光聲譜技術。由於光聲效應中產生的聲能直接正比於物質吸收的光能，而不同成分的物質在不同光波波長處出現吸收峰值，因此當具有多譜線（或連續光譜）的光源以不同波長的光束相繼照射樣品時，樣品內不同成分的物質將在與各自的吸收峰相對應的光波波長處產生光聲訊號極大值，由此得到光聲訊號隨光波波長改變的曲線稱為光聲譜。光聲譜實際上代表物質的光吸收譜，因此利用光聲效應可以檢測物質的組分。由此研製成功一種新的光譜分析的工具──光聲譜儀，它廣泛用於氣體及各種凝聚態物質的微量甚至痕量分析。由於它的檢測靈敏度高，特別是由於它對樣品材料沒有限制，不論透明或不透明、固體或半固體（包括粉末、汙跡、乳膠或生物樣品等）都可以進行分析，從而成為傳統光譜技術的補充和強有力的競爭者。

（2）光聲顯微鏡技術。近年來，利用聚焦的鐳射束在固體樣品表面掃描，對不同位置處產生的光聲訊號的振幅和相位進行測量，從而來確定樣品的光學、熱學、彈性或幾何結構，由此發展一種光聲顯微鏡或光聲成像技術，可對各種金屬、陶瓷、塑料或生物樣品等的表面或亞表面的微細結構進行聲成像顯示，特別是對積體電路等固體器件的亞表面結構進行成像研究，成為各種固體材料或器件非破壞性檢測的有效工具。

光聲顯微鏡裝置（見彩圖）的方塊圖以及對積體電路亞表面結構成像的結果分別如圖1和圖2所示。

此外，由於高功率鐳射源的出現，可利用光聲效應作為聲訊號的激勵源，在氣體、液體和固體中激發聲波，用以研究媒質的聲學特性以及聲與聲、聲與其他物質的相互作用。因為光聲訊號的激勵源不必與媒質直接接觸，所以特別適用於極端條件（如高溫、低溫、高壓或侵蝕性的環境）下的研究工作。同時由激勵源產生的光聲訊號源可在媒質中高速運動而不致引起繞流，避免了因繞流產生的附加噪聲干擾。

參考書目

A.Rosencwaig， Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy， John Wiley & Sons， New York， 1980.

Y. H. Pao， ed.， Optoacoustic Spectroscopy and Detection， Academic Press， New York， 1977.