表面波是传播能量集中于介质表面的一种弹性波。表面波沿介质界面传播，它携带大量的表面信息。因此表面波的研究引起了越来越多的重视。与体相相比，液体表面无论在组成、结构、分子所处的能量状态，以及受力情况等方面都有差异，这些差异使液体表面具有某些特殊的性质，通过研究这些特性，可以获得液体的某些参数。光学方法是研究物质性质的重要手段，通过研究光在液体表面的衍射、反射、折射等行为，可以测得液体的某些参数。该方法广泛用于流体力学，海洋光学等领域。本文也是利用光学的方法来研究液体表面及表面波的特性。 通过实验和理论研究，主要得到以下结论： 1．对于频率为几百赫兹的低频液体表面波，实验上观察到了清晰、稳定、反衬度很高的衍射条纹，并发现衍射条纹的强度及位置具有明显的不对称分布。把拍摄到的衍射条纹数据输入到计算机，通过计算机编程，得到衍射条纹的强度随位置的分布曲线，读出各级衍射条纹的强度及位置，同时求出对于同一级次衍射条纹，正负级次衍射条纹与零级衍射条纹间距比及强度比。从实验数据可以看出，随着衍射条纹级次的增高，衍射条纹的位置及强度的不对称性越明显。 2．理论上将表面波看作是一位相型光栅，推导出衍射条纹的强度与表面波的解析关系。对衍射条纹的位置及半角宽度的近似条件进行分析，分别解释了衍射条纹位置及强度的不对称分布规律。理论分析得到：一般情况下，低频液体表面波的衍射条纹的强度及位置都是非对称分布的，只有在垂直入射的条件下，衍射条纹的强度及位置才是对称分布的。理论与实验结果比较吻合。 3．基于这种低频液体表面波的光衍射效应，提出了一种测量液体表面张力及粘滞系数的光学方法。理论上导出了表面张力与表面波波矢量、粘滞系数与表面波衰减系数和表面波波矢量之间的解析关系，进一步给出表面波衰减系数和波矢量与衍射图样的关系。实验上给出了测量装置，观察到高清晰稳定的液体表面波衍射条纹，衍射图样随表面波传播距离的变化，衍射条纹强度随表面波传播距离的变化，得到了表面波衰减曲线，以水为例，测得了水的表面张力及粘滞系数。实验测得水的表面张力为53.4×10<-3>Nm<-1>，水的粘滞系数为0.730×10<-3>N.m/s<2>。多次重复，所测的数据没有多大的变化，传统方法所测纯水的表面张力及粘滞系数的公认值分别为72.8×10<-3>Nm<-1>、1.018×10<-3>N.m/s<2>。相对而言，所测的表面张力及粘滞系数略小于公认值。一般来讲，少量的溶质将会使液体的表面张力减小，进而降低液体的粘滞系数。实验时水槽是一个开放系统，空气中的杂质会吸附在液体的表面，这些杂质类似活性剂，降低了表面张力及粘滞系数。另一方面，对于一定的实验室环境，液体表面的吸附和脱附平衡时，表面相稳定，因而所测的实验值稳定。这种方法具有实时、非接触式的特点。 本文为了说明此种方法的可靠性，把表面张力的标准值代入粘滞系数的表达式，可以发现此时的粘滞系数与标准值很吻合。只要克服空气中的杂质对液体表面张力的影响，就能够较精确测出液体的粘滞系数。