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题名薄膜型负质量密度声学超常介质
被引量：15
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作者
梅军
杨旻
杨志宇
陈傲轩
沈平
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机构
香港科技大学物理学系
武汉大学物理科学与技术学院
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出处
《物理》
CAS
北大核心
2010年第4期243-247,共5页
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文摘
文章作者提出了一种结构简单、易于实现的薄膜型声学超常介质,不仅从实验上证实了它能够在100Hz到1000Hz的低频范围内以200倍的幅度打破声波衰减的质量密度定理,而且还给出了相应的理论解释.由于薄膜弱小的弹性模量,对于一块周边被硬边框所固定的小面积的弹性薄膜而言,仍然存在着各种不同的低频振荡模式.这些振荡模式的本征频率可以通过在薄膜的中央放置一个小的质量块而调整.文章作者惊奇地发现,在位于两个最低的本征频率之间的某个特定频率处,入射的声波几乎完全被反射,此时整个薄膜面内的平均法向位移为零.借助于有限元数值模拟方法,也发现在全反射频率附近薄膜的动态质量密度是负的.实验结果和理论计算符合得非常好.与此同时还发现,微波在某些频率全透射通过金属分型结构的现象可以用类似的机制来解释,而且这些全透射频率也是位于两个局域共振频率之间.
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关键词
弹性薄膜
声学超常介质
动态质量密度
有效介质
复合介质
波的传播
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Keywords
membrane
acoustic metamaterial
dynamic mass density
effective medium
composites
wave propagation
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分类号
O482
[理学—固体物理]
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题名动态质量密度和声学超常介质
被引量：6
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作者
沈平
梅军
刘正猷
温维佳
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机构
香港科技大学物理学系
武汉大学物理科学与技术学院
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出处
《物理》
CAS
北大核心
2007年第1期1-6,共6页
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文摘
复合介质的质量密度通常认为是组成它的各种成分的质量密度的体平均值.体平均质量密度常常被用于计算在长波长极限下的声波速度,在此极限下波长比复合介质中的特征尺度要大得多.作者通过严格的数学推导证明,计算(长波长极限下的)波速时所用到的动态质量密度与静态的体平均质量密度有显著的不同.这一发现与最近的实验结果符合得非常好,并且使得声学超常介质的实现成为可能.这两种质量密度之所以不同的物理根源就在于,在波场中复合介质中的各个成分之间有相对的运动.也就是说,隐含的假定——在长波长极限下复合介质中的各个成分必定会全体同相地运动——将不再正确,尤其是当各个成分的声学阻抗之间有较大的差异时.实验和理论显示,对于局域共振声学材料而言,动态质量密度甚至还会变成是负的.文章探讨了这一发现的物理意义,以及它在声学超常介质领域的应用.
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关键词
声学超常介质
质量密度
局域共振
有效介质
复合介质
波的传播
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Keywords
acoustic metamaterials, mass density, local resonance, effective medium, composites, wave propagation
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分类号
O482
[理学—固体物理]
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