基本介紹
- 中文名：拍頻
- 外文名：Beat frequency
- 領域：光學
- 涵義：單位時間內聽到的拍數
- 套用：莫爾條紋
- 相關名詞：拍頻波
表觀解釋,實質解釋,形成,拍頻現象價值,分類,拍頻現象套用,拍頻波複雜性,
表觀解釋
從概述圖像上來看，這個波的局部形狀依然是以原先頻率振動的波，但各個波峰的外緣卻形成了波長更長的一個波形（即振幅在空間上的變化）。對於聲波來說，我們聽到的聲音強弱取決於聲波振幅的大小，因此當這樣的波傳入人耳時，人耳處（空間固定點）的波的振幅會隨時間變化，於是“在聽覺上會感到音量有周期性的強弱”。“一強一弱稱為一次拍”，而在單位時間內聽到的拍數，就是拍頻。
實質解釋
為簡單起見，只考慮一維情況。
假設下述兩個振幅相同的沿著z軸方向傳播的簡諧波：
疊加後合成波波函式為：
其中，
這個合成波的振幅項不僅僅是空間z的函式，而且還是時間t的函式，所以駐波的特性不再存在，是一個振幅受調製的行波。
借用無線電的術語，被稱為“調製波”，其角頻率為
。
復指數項叫做“載波”，其角頻率為
。
由合成波可得，
。
若
無線電波範圍。
在這種情況下，可以用儀器直接測量出調製波的振動。
實際上儀器所測量的是在某個時間間隔τ內的平均能流密度I。
只要
接收器的輸出信號的時間圓頻率就等於兩分量光波的圓頻率之差，這樣的頻率稱為拍頻。
這種由兩個交變物理量產生一個差頻物理量的現象稱為“拍頻現象”。
形成
用下圖可表示拍頻的形成：
拍頻現象價值
它把高頻信號中的頻率信息和位相信息轉移到差頻信號之中，使它們由難以測量變得容易測量。
分類
時間拍頻和空間拍頻
按照上述定義，拍頻現象是指產生時間差頻的現象。
但是我們在第二次課學習了空間頻率這個概念後，拍頻的定義可以從時間域推廣到空間域，即拍頻現象也可以是指產生空間差頻的現象。
例如：當兩塊尼龍紗互相重疊時，便能看到一些比織物經緯線結構稀疏得多的明暗花紋。
這種花紋的“空間頻率”等於兩層紗各自空間頻率之差。通常稱這些花紋為“莫爾條紋”或“雲紋”。
這種產生雲紋的現象便是一種空間拍頻現象。
拍頻現象套用
雷射器率穩定性的檢測和控制
兩束雷射的拍頻的測量
兩束雷射的拍頻的測量光學外差干涉法
光學外差干涉法的思想來源於(1)式和(2)式：
光學外差測量示意圖：
光學外差測量示意圖光學外差技術既能發揮高頻波的優勢(例如採集被測量的精度)，又有利於用對低頻波的檢測技術。
目前，各種類型的雷射外差干涉儀廣泛套用於精密測量長度和振動。
莫爾條紋
莫爾條紋：
拍頻波複雜性
上式所表示的波是由兩個不同時間頻率的簡諧平面光波疊加而成的，是一種複雜波。
考慮實際情況，顯然它是較為簡單的一維複雜波。鑒於拍頻的實際價值和為方便起見，可以稱(2)所表示的波為“拍頻波”。
因為是個複雜波，所以一般意義上的速度概念不再適用於拍頻波。這只是總的原則。
而對於拍頻波上某些特殊位置的傳播速度，例如，電場強度為零的位置的傳播速度，或者某確定光強值位置的傳播速度，對於這些，我們仍然可以進行特別地研究和分析。
