انتشار امواج آکوستیک در متامواد
چکیده
موج آکوستیک از نوعی نوسانات فشار که در سیال تراکم پذیر وجود دارد، ناشی می شود. سیالات"غیر ویسکوز" نسبت به تغییر شکل، قیدهای کمتری در مقایسه با جامدات دارد. نیروی بازگرداننده ای که انتشار موج را به وجود می آورد، همان تغییر فشاری است که به واسطه انبساط یا انقباض سیال به وجود می آید. المان سیال، در جهت نیروی اعمالی عقب و جلو می رود و باعث انقباض و انبساط المان مجاور می شود. واژه هایی نظیر المان سیال و ذره ، بر حجم بسیار کوچکی از سیال دلالت دارد که اندازه اش آنقدر بزرگ است که میلیونها مولکول را در برگیرد.به نحوی که سیال را محیطی پیوسته در نظر بگیریم. اما آنقدر هم کوچک باشد که متغیرهای صوتی هنگام عبور از آن یکنواخت باقی بماند. هرچند که سرعت جابجایی ذرات سیال بسیار بیشتر از سرعت ذره بواسطه ی حرکت موج است ، اما چون ذرات دور شونده جایگزین می شوند، می توان هر جزء سیال را بدون تغییر در نظر گرفت. یعنی ویژگی های ماکروسکوپیک اجزاء سیال ثابت است. از اثرات اتلافی سیال هم چشم پوشی می کنیم. ( نظیر ویسکوزیته و انتقال گرما ) فرض می شود نوسانات ناشی از موج دارای دامنه ی کوچک است. پس تغییرات در چگالی محیط نسیت به حجم تعادلی، کوچک است. فرکانس مشخصه ی متامواد همان نقش تراوایی را در فلزها ایفا می کنند. اکثر متامواد منفی بر اساس مشدد های محلی هستند. مشدد هایی با حلقه های دوتکه ای برای تولید ? منفی استفاده می شود. مشدد های هلمهولتز برای ایجاد مدول کپه ای منفی بکار می رود . مشددهای غشایی برای جرم دینامیکی منفی بکار می رود. این پارامتر های منفی به واسطه ی برهمکنش المان های تشدیدی نوسان کننده بوجود می آید. بنابراین بازه ی بسامد برای این پارامتر های منفی محدود به باند هایی است که تا فرکانس صفر بسط پیدا نمی کند . ما به این مواد منفی ، متامواد تشدید محلی اطلاق می کنیم . مثلا سیم های فلزی که برای تولید مواد ?-منفی در فرکانسهای پایین ، خودشان مشدد نیستند. چون تراوایی منفی بر اساس المانهای واحد تشدید کننده نیست، بازه ی فرکانس منفی از یک بسامد قطع، تا فرکانس صفر بسط پیدا می کند. در اینجا هم ما مثالی از متامواد صوتی بر مبنای مشدد های غیر محلی ارائه می کنیم. این متاماده در بازه ی فرکانس، از صفر تا فرکانس قطع ، مدول موثر منفی از خود نشان می دهد. فرکانس مشخصه ی این متاماده دارای فرم مشابه با گذردهی درفلزات است .