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声学超构材料：负折射、成像、透镜和隐身
作者：（英）理查德·V.C，（法）圣巴斯帝安·G
出版社：科学出版社
出版时间：2019-05-01
ISBN：9787030612090
定价：¥139.00
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内容简介
《声学超构材料——负折射、成像、透镜和隐身》是一本介绍声学超构材料的著作，《声学超构材料——负折射、成像、透镜和隐身》共12章。第1章介绍了等效近似方法等相关理论，第2章分析了周期阵列中声表面波的传播特性，第3章分析了在周期性及准周期性结构中预应力对弯曲波禁带和滤波特性的影响，第4章探讨了亚波长孔阵列的反常透射现象，第5章和第6章分别探讨了医学成像、逆散射以及基于时间反转的超分辨率聚焦等问题，第7~12章都是关于声隐身以及坐标变换的基本理论及近年的研究成果。
作者简介
暂缺《声学超构材料：负折射、成像、透镜和隐身》作者简介
目录
目录
第1章 声学超构材料基础 1
1.1 引言 1
1.1.1 电磁超构材料和通过反应的隐身术 3
1.1.2 声学超构材料和负折射率透镜 4
1.1.3 基于局域谐振模型的电磁超构材料和声学超构材料的对应关系 5
1.1.4 类比控制方程给出的电磁和声学超构材料的对应关系 7
1.1.5 折射型斗篷：通过几何变换控制电磁场和弹性波场 9
1.2 窄域谐振器的渐近模型：声学超构材料的弹簧质量模型 14
1.3 复合材料的均质化 19
1.3.1 高对比介电光子晶体的均质化 19
1.3.2 人造各向异性 20
1.3.3 人造磁性 20
1.4 高对比声子晶体均一化方法 21
1.4.1 均一化结果：各向异性剪切模量和色散密度 21
1.4.2 多尺度分析 22
1.4.3 在重缩放嵌入体中求解谱问题 25
1.4.4 Zhikov函数和Floquet-Bloch图之间的对应关系 26
1.4.5 色散等效参数和负折射 30
1.5 高频均质化 32
1.6 结论 37
参考文献 37
第2章 低频表面波禁带相关应用中的局域谐振结构 41
2.1 引言 42
2.2 模型与计算方法 43
2.3 结果与讨论 45
2.3.1 局域谐振表面导波模式的能带图 45
2.3.2 局域谐振表面导波模式的声波透射 47
2.3.3 局域谐振表面声禁带的晶格对称效应 51
2.3.4 结论 53
参考文献 53
第3章 预应力结构的禁带特性 55
3.1 引言 55
3.2 基于弹簧模型的周期梁禁带分析 56
3.2.1 色散图和禁带频移 58
3.3 禁带局域缺陷模 59
3.4 拉伸预应力周期板 61
3.5 准周期梁结构中的禁带和自相似性 67
3.5.1 色散图以及通带禁带分布 69
3.5.2 预应力效应 72
参考文献 74
第4章 周期性穿孔板结构的超声透射特性 77
4.1 引言 78
4.1.1 均匀板 78
4.2 研究背景 79
4.2.1 单孔情况 80
4.3 周期穿孔板理论 85
4.3.1 几何关系 85
4.3.2 刚性固体理论 87
4.4 实验装置 91
4.5 结果 92
4.6 总结和结论 100
参考文献 101
第5章 新型超声成像之应用 107
5.1 引言 107
5.2 成像问题 111
5.2.1 衍射极限 112
5.3 声散射以及远场算符 113
5.3.1 玻恩近似 114
5.3.2 分解远场算符T1 114
5.4 波数形成和衍射断层成像 116
5.5 亚波长成像 119
5.5.1 含噪声测量结果的信息容量 119
5.6 非线性逆散射 122
5.6.1 取样方法 123
5.7 实验结果 124
5.8 结论 127
参考文献 127
第6章 超构材料中利用远场时间反转实现亚波长聚焦 131
6.1 引言 132
6.2 时间反转聚焦的基本原理 133
6.3 电磁波的时间反转以及远场亚波长聚焦 136
6.3.1 基本原理 136
6.3.2 通过远场TR方法进行亚波长聚焦的实验验证 137
6.4 在共振导线阵列中基于时间反转的远场亚波长聚焦 140
6.5 相关概念的推广和声学中的应用 145
6.5.1 使用任意的亚波长谐振器进行远程时间反转的亚波长聚焦 145
6.5.2 利用苏打罐阵列以及时间反转打破声音的衍射极限 146
6.6 结论 152
参考文献 153
第7章 变换声学和声学成像中的各向异性超构材料 157
7.1 引言 157
7.2 阻断声波的各向异性超构材料 158
7.3 声学斗篷 161
7.4 声亚波长成像 167
7.5 结论 178
参考文献 178
第8章 变换声学 183
8.1 引言 183
8.2 初始的想法：变换电磁学 184
8.2.1 变换电磁学理论 185
8.2.2 变换电磁可以扩展到其他类型的波吗？ 186
8.3 变换声学 186
8.3.1 变换声学的简明推导 186
8.3.2 变换声学对材料的一些初始评估 189
8.4 应用实例 190
8.4.1 声束移位 190
8.4.2 声学隐身外壳 193
8.5 制作变换声学材料 196
8.6 变换声学的最新实验结果 197
8.7 相关的理论和启示 198
8.8 总结 199
参考文献 199
第9章 通过均质化实现声学隐身 202
9.1 引言：声学隐身斗篷 202
9.2 一维流体-流体系统的动力学质量各向异性 204
9.3 二维声学晶体的均质化 206
9.4 实施含声学晶体的声学隐身 210
9.4.1 用声学晶体工程实现超构流体 212
9.4.2 利用沟槽结构实现超构流体 213
9.5 实际制作声学隐身斗篷时遇到的问题 216
9.6 总结 218
参考文献 219
第10章 等离子壳层声学隐身斗篷 221
10.1 引言 221
10.1.1 概述 222
10.2 理论公式和数值计算 223
10.2.1 散射强度的定义与声隐身的方法 225
10.2.2 散射场的最小化 227
10.3 等离子隐身和反谐振隐身 228
10.3.1 固定刚性球体隐身 229
10.3.2 可穿透流体球的隐身 231
10.3.3 隐身各向同性的弹性球壳 235
10.4 总结 240
参考文献 241
第11章 对流体表面波和等离子体激元的隐身术 243
11.1 引言 243
11.2 流体表面波的声学隐身 245
11.2.1 从Navier-Stokes方程到亥姆霍兹方程 245
11.2.2 通过均质化获取有效各向异性的剪切黏滞度 247
11.2.3 LSW隐身物的数值计算 248
11.2.4 LSW隐身的实验测量 251
11.3 光学伪装的表面等离子体激元 251
11.3.1 表面等离子体激元(SPP)简介 251
11.3.2 从变换光学到变换等离子体 254
11.3.3 等离子体隐身的数值分析 255
11.3.4 等离子体隐身的实验测量 258
11.4 LSW和SPP隐身的结束语 260
参考文献 261
第12章 变换弹性动力学及外部有源声学隐身 264
12.1 变换弹性动力学 265
12.1.1 连续变换弹性动力学 266
12.1.2 离散变换弹性动力学 268
12.1.3 扭矩弹簧 269
12.1.4 离散型网络扭矩弹簧的同质化 271
12.2 外挂有源伪装的准静态定则 273
12.2.1 外挂有源伪装设计 273
12.2.2 传导率方程 274
12.2.3 在零频率附近的显式多项式解 276
12.2.4 扩展和应用 279
12.3 外挂有源伪装的亥姆霍兹方程 279
12.3.1 格林公式伪装 280
12.3.2 外挂有源伪装 281
12.3.3 一组具有4个装置的外挂斗篷系列 284
12.3.4 数值实验 285
参考文献 288
英中文对照 292
《现代声学科学与技术丛书》已出版书目 295
第1章 声学超构材料基础 1
1.1 引言 1
1.1.1 电磁超构材料和通过反应的隐身术 3
1.1.2 声学超构材料和负折射率透镜 4
1.1.3 基于局域谐振模型的电磁超构材料和声学超构材料的对应关系 5
1.1.4 类比控制方程给出的电磁和声学超构材料的对应关系 7
1.1.5 折射型斗篷：通过几何变换控制电磁场和弹性波场 9
1.2 窄域谐振器的渐近模型：声学超构材料的弹簧质量模型 14
1.3 复合材料的均质化 19
1.3.1 高对比介电光子晶体的均质化 19
1.3.2 人造各向异性 20
1.3.3 人造磁性 20
1.4 高对比声子晶体均一化方法 21
1.4.1 均一化结果：各向异性剪切模量和色散密度 21
1.4.2 多尺度分析 22
1.4.3 在重缩放嵌入体中求解谱问题 25
1.4.4 Zhikov函数和Floquet-Bloch图之间的对应关系 26
1.4.5 色散等效参数和负折射 30
1.5 高频均质化 32
1.6 结论 37
参考文献 37
第2章 低频表面波禁带相关应用中的局域谐振结构 41
2.1 引言 42
2.2 模型与计算方法 43
2.3 结果与讨论 45
2.3.1 局域谐振表面导波模式的能带图 45
2.3.2 局域谐振表面导波模式的声波透射 47
2.3.3 局域谐振表面声禁带的晶格对称效应 51
2.3.4 结论 53
参考文献 53
第3章 预应力结构的禁带特性 55
3.1 引言 55
3.2 基于弹簧模型的周期梁禁带分析 56
3.2.1 色散图和禁带频移 58
3.3 禁带局域缺陷模 59
3.4 拉伸预应力周期板 61
3.5 准周期梁结构中的禁带和自相似性 67
3.5.1 色散图以及通带禁带分布 69
3.5.2 预应力效应 72
参考文献 74
第4章 周期性穿孔板结构的超声透射特性 77
4.1 引言 78
4.1.1 均匀板 78
4.2 研究背景 79
4.2.1 单孔情况 80
4.3 周期穿孔板理论 85
4.3.1 几何关系 85
4.3.2 刚性固体理论 87
4.4 实验装置 91
4.5 结果 92
4.6 总结和结论 100
参考文献 101
第5章 新型超声成像之应用 107
5.1 引言 107
5.2 成像问题 111
5.2.1 衍射极限 112
5.3 声散射以及远场算符 113
5.3.1 玻恩近似 114
5.3.2 分解远场算符T1 114
5.4 波数形成和衍射断层成像 116
5.5 亚波长成像 119
5.5.1 含噪声测量结果的信息容量 119
5.6 非线性逆散射 122
5.6.1 取样方法 123
5.7 实验结果 124
5.8 结论 127
参考文献 127
第6章 超构材料中利用远场时间反转实现亚波长聚焦 131
6.1 引言 132
6.2 时间反转聚焦的基本原理 133
6.3 电磁波的时间反转以及远场亚波长聚焦 136
6.3.1 基本原理 136
6.3.2 通过远场TR方法进行亚波长聚焦的实验验证 137
6.4 在共振导线阵列中基于时间反转的远场亚波长聚焦 140
6.5 相关概念的推广和声学中的应用 145
6.5.1 使用任意的亚波长谐振器进行远程时间反转的亚波长聚焦 145
6.5.2 利用苏打罐阵列以及时间反转打破声音的衍射极限 146
6.6 结论 152
参考文献 153
第7章 变换声学和声学成像中的各向异性超构材料 157
7.1 引言 157
7.2 阻断声波的各向异性超构材料 158
7.3 声学斗篷 161
7.4 声亚波长成像 167
7.5 结论 178
参考文献 178
第8章 变换声学 183
8.1 引言 183
8.2 初始的想法：变换电磁学 184
8.2.1 变换电磁学理论 185
8.2.2 变换电磁可以扩展到其他类型的波吗？ 186
8.3 变换声学 186
8.3.1 变换声学的简明推导 186
8.3.2 变换声学对材料的一些初始评估 189
8.4 应用实例 190
8.4.1 声束移位 190
8.4.2 声学隐身外壳 193
8.5 制作变换声学材料 196
8.6 变换声学的最新实验结果 197
8.7 相关的理论和启示 198
8.8 总结 199
参考文献 199
第9章 通过均质化实现声学隐身 202
9.1 引言：声学隐身斗篷 202
9.2 一维流体-流体系统的动力学质量各向异性 204
9.3 二维声学晶体的均质化 206
9.4 实施含声学晶体的声学隐身 210
9.4.1 用声学晶体工程实现超构流体 212
9.4.2 利用沟槽结构实现超构流体 213
9.5 实际制作声学隐身斗篷时遇到的问题 216
9.6 总结 218
参考文献 219
第10章 等离子壳层声学隐身斗篷 221
10.1 引言 221
10.1.1 概述 222
10.2 理论公式和数值计算 223
10.2.1 散射强度的定义与声隐身的方法 225
10.2.2 散射场的最小化 227
10.3 等离子隐身和反谐振隐身 228
10.3.1 固定刚性球体隐身 229
10.3.2 可穿透流体球的隐身 231
10.3.3 隐身各向同性的弹性球壳 235
10.4 总结 240
参考文献 241
第11章 对流体表面波和等离子体激元的隐身术 243
11.1 引言 243
11.2 流体表面波的声学隐身 245
11.2.1 从Navier-Stokes方程到亥姆霍兹方程 245
11.2.2 通过均质化获取有效各向异性的剪切黏滞度 247
11.2.3 LSW隐身物的数值计算 248
11.2.4 LSW隐身的实验测量 251
11.3 光学伪装的表面等离子体激元 251
11.3.1 表面等离子体激元(SPP)简介 251
11.3.2 从变换光学到变换等离子体 254
11.3.3 等离子体隐身的数值分析 255
11.3.4 等离子体隐身的实验测量 258
11.4 LSW和SPP隐身的结束语 260
参考文献 261
第12章 变换弹性动力学及外部有源声学隐身 264
12.1 变换弹性动力学 265
12.1.1 连续变换弹性动力学 266
12.1.2 离散变换弹性动力学 268
12.1.3 扭矩弹簧 269
12.1.4 离散型网络扭矩弹簧的同质化 271
12.2 外挂有源伪装的准静态定则 273
12.2.1 外挂有源伪装设计 273
12.2.2 传导率方程 274
12.2.3 在零频率附近的显式多项式解 276
12.2.4 扩展和应用 279
12.3 外挂有源伪装的亥姆霍兹方程 279
12.3.1 格林公式伪装 280
12.3.2 外挂有源伪装 281
12.3.3 一组具有4个装置的外挂斗篷系列 284
12.3.4 数值实验 285
参考文献 288
英中文对照 292
《现代声学科学与技术丛书》已出版书目 295
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