聲學超構材料--負折射、成像、透鏡和隱身

《聲學超構材料——負折射、成像、透鏡和隱身》是一本介紹聲學超構材料的著作，《聲學超構材料——負折射、成像、透鏡和隱身》共12章。
 
第1章介紹了等效近似方法等相關理論，第2章分析了週期陣列中聲表面波的傳播特性，第3章分析了在週期性及准週期性結構中預應力對彎曲波禁帶和濾波特性的影響，第4章探討了亞波長孔陣列的反常透射現象，第5章和第6章分別探討了醫學成像、逆散射以及基於時間反轉的超解析度聚焦等問題，第7~12章都是關於聲隱身以及座標變換的基本理論及近年的研究成果。

第1章聲學超構材料基礎1
1.1引言1
1.1.1電磁超構材料和通過反應的隱身術3
1.1.2聲學超構材料和負折射率透鏡4
1.1.3基於局域諧振模型的電磁超構材料和聲學超構材料的對應關係5
1.1.4類比控制方程給出的電磁和聲學超構材料的對應關係7
1.1.5折射型斗篷：通過幾何變換控制電磁場和彈性波場9
1.2窄域諧振器的漸近模型：聲學超構材料的彈簧品質模型14
1.3複合材料的均質化19
1.3.1高對比介電光子晶體的均質化19
1.3.2人造各向異性20
1.3.3人造磁性20
1.4高對比聲子晶體均一化方法21
1.4.1均一化結果：各向異性剪切模量和色散密度21
1.4.2多尺度分析22
1.4.3在重縮放嵌入體中求解譜問題25
1.4.4Zhikov函數和Floquet-Bloch圖之間的對應關係26
1.4.5色散等效參數和負折射30
1.5高頻均質化32
1.6結論37
參考文獻37

第2章低頻表面波禁帶相關應用中的局域諧振結構41
2.1引言42
2.2模型與計算方法43
2.3結果與討論45
2.3.1局域諧振表面導波模式的能帶圖45
2.3.2局域諧振表面導波模式的聲波透射47
2.3.3局域諧振表面聲禁帶的晶格對稱效應51
2.3.4結論53
參考文獻53

第3章預應力結構的禁帶特性55
3.1引言55
3.2基於彈簧模型的週期梁禁帶分析56
3.2.1色散圖和禁帶頻移58
3.3禁帶局域缺陷模59
3.4拉伸預應力週期板61
3.5准週期梁結構中的禁帶和自相似性67
3.5.1色散圖以及通帶禁帶分佈69
3.5.2預應力效應72
參考文獻74

第4章週期性穿孔板結構的超聲透射特性77
4.1引言78
4.1.1均勻板78
4.2研究背景79
4.2.1單孔情況80
4.3週期穿孔板理論85
4.3.1幾何關係85
4.3.2剛性固體理論87
4.4實驗裝置91
4.5結果92
4.6總結和結論100
參考文獻101

第5章新型超聲成像之應用107
5.1引言107
5.2成像問題111
5.2.1衍射極限112
5.3聲散射以及遠場算符113
5.3.1玻恩近似114
5.3.2分解遠場算符T1114
5.4波數形成和衍射斷層成像116
5.5亞波長成像119
5.5.1含雜訊測量結果的資訊容量119
5.6非線性逆散射122
5.6.1取樣方法123
5.7實驗結果124
5.8結論127
參考文獻127

第6章超構材料中利用遠場時間反轉實現亞波長聚焦131
6.1引言132
6.2時間反轉聚焦的基本原理133
6.3電磁波的時間反轉以及遠場亞波長聚焦136
6.3.1基本原理136
6.3.2通過遠場TR方法進行亞波長聚焦的實驗驗證137
6.4在共振導線陣列中基於時間反轉的遠場亞波長聚焦140
6.5相關概念的推廣和聲學中的應用145
6.5.1使用任意的亞波長諧振器進行遠端時間反轉的亞波長聚焦145
6.5.2利用蘇打罐陣列以及時間反轉打破聲音的衍射極限146
6.6結論152
參考文獻153

第7章變換聲學和聲學成像中的各向異性超構材料157
7.1引言157
7.2阻斷聲波的各向異性超構材料158
7.3聲學斗篷161
7.4聲亞波長成像167
7.5結論178
參考文獻178

第8章變換聲學183
8.1引言183
8.2初始的想法：變換電磁學184
8.2.1變換電磁學理論185
8.2.2變換電磁可以擴展到其他類型的波嗎？186
8.3變換聲學186
8.3.1變換聲學的簡明推導186
8.3.2變換聲學對材料的一些初始評估189
8.4應用實例190
8.4.1聲束移位190
8.4.2聲學隱身外殼193
8.5製作變換聲學材料196
8.6變換聲學的最新實驗結果197
8.7相關的理論和啟示198
8.8總結199
參考文獻199

第9章通過均質化實現聲學隱身202
9.1引言：聲學隱身斗篷202
9.2一維流體-流體系統的動力學品質各向異性204
9.3二維聲學晶體的均質化206
9.4實施含聲學晶體的聲學隱身210
9.4.1用聲學晶體工程實現超構流體212
9.4.2利用溝槽結構實現超構流體213
9.5實際製作聲學隱身斗篷時遇到的問題216
9.6總結218
參考文獻219

第10章等離子殼層聲學隱身斗篷221
10.1引言221
10.1.1概述222
10.2理論公式和數值計算223
10.2.1散射強度的定義與聲隱身的方法225
10.2.2散射場的最小化227
10.3等離子隱身和反諧振隱身228
10.3.1固定剛性球體隱身229
10.3.2可穿透流體球的隱身231
10.3.3隱身各向同性的彈性球殼235
10.4總結240
參考文獻241

第11章對流體表面波和等離子體激元的隱身術243
11.1引言243
11.2流體表面波的聲學隱身245
11.2.1從Navier-Stokes方程到亥姆霍茲方程245
11.2.2通過均質化獲取有效各向異性的剪切黏滯度247
11.2.3LSW隱身物的數值計算248
11.2.4LSW隱身的實驗測量251
11.3光學偽裝的表面等離子體激元251
11.3.1表面等離子體激元(SPP)簡介251
11.3.2從變換光學到變換等離子體254
11.3.3等離子體隱身的數值分析255
11.3.4等離子體隱身的實驗測量258
11.4LSW和SPP隱身的結束語260
參考文獻261

第12章變換彈性動力學及外部有源聲學隱身264
12.1變換彈性動力學265
12.1.1連續變換彈性動力學266
12.1.2離散變換彈性動力學268
12.1.3扭矩彈簧269
12.1.4離散型網路扭矩彈簧的同質化271
12.2外掛有源偽裝的准靜態定則273
12.2.1外掛有源偽裝設計273
12.2.2傳導率方程274
12.2.3在零頻率附近的顯式多項式解276
12.2.4擴展和應用279
12.3外掛有源偽裝的亥姆霍茲方程279
12.3.1格林公式偽裝280
12.3.2外掛有源偽裝281
12.3.3一組具有4個裝置的外掛斗篷系列284
12.3.4數值實驗285
參考文獻288
英中文對照292
《現代聲學科學與技術叢書》已出版書目295