题目：液体中光击穿产生声波效应的研究

脉冲激光与液体相互作用能够在液体介质中激发出声波，这种产生声源的方式称为光声源(OA)。激光与液体相互作用激发声波的机理很多，由激光束照射区域的能量密度不同，主要分为热膨胀机制、汽化机制和光击穿机制，其中光声转换效率最高的是光击穿机制。
液体中光击穿产生声波效应可以用来监测化学过程；在生物上用来研究叶绿素、胡萝卜素等对光的吸收及光合作用；在医学上用来研究人类、动物的硬、软组织的病理和光谱之间的关系以及皮肤和骨骼的测量，特别是眼睛中引致的击穿效应引起了医学领域研究人员的浓厚兴趣；在海洋中还可进行鱼群探测、水下通信、海洋的地貌特征研究以及海洋深度的测量等，也可以用于液体中的声速、声衰减以及弱光吸收系数的测量。近年来，激光声在水声方面的应用尤其是海洋开发和国防的应用，一直受到人们的关注，传统声源必须浸没在水中产生声波，声源的位置有一定的局限性，而激光可以从空中远距离激发声波，便于控制光声源的位置。因此液体中光击穿技术具有重要的工程应用背景。
本文主要以液体中光击穿激发声波为研究对象，在等离子柱体模型和等离子体靶盘模型的基础上，考虑到激光脉冲在聚焦区域的特征，运用声学基础的理论原理，提出了适用于液体中光击穿的等离子体椭球模型。
通过提出了等离子体椭球模型，对液体中光击穿所激发声场的方向性进行了理论研究，并通过MATLAB仿真得到此声场的方向特性图，进而分析和比较了能量不同、照射区域大小不同的激光束所激发声场的方向性，并得出等离子体椭球模型更符合实验情况。
等离子体椭球模型与原有的柱体模型、靶盘模型相比能够描述整个液体中在激光束能量不同、照射区域大小不同发生光击穿时的实验情况，尤其是在激光束能量很高、照射区域较大的激光条件下更符合实验情况。此外，等离子体椭球模型能够根据激光束的能量和边界条件更加准确地估计出单个振源产生声波的声压和振幅。通过对该模型的理论分析，所得结果是对液体中光击穿所激发声场的方向性的定性描述,对于理解、开发和利用光击穿技术具有一定的指导意义。
通过简化等离子体椭球模型，提出了等离子体椭圆盘模型，运用声学基础理论，对液体中光击穿所激发声场进行了理论研究，根据此模型，得到等离子体椭圆盘辐射声场的声压规律，并利用椭圆坐标变换，依据马修函数特性和模态的正交性，求得了等离子体椭圆盘振动位移的解析表达式，为液体中光击穿的研究提供了一定的理论基础。