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Benvenuti a lezione 26 nella serie di Materiali Acustici e Metamateriali. Così, abbiamo già fatto 2 lezioni sull'introduzione ai Metamateriali Acoustici. Allora, sappiamo di avere una breve comprensione su cosa sono questi materiali e di cosa sono composti? Nella lezione di oggi andremo attraverso alcuni sviluppi storici e studieremo perché i meta materiali sono arrivati e come sono arrivati.
Quindi, passiamo attraverso le lezioni. Così, la storia dei metamateriali è iniziata con l'invenzione dei materiali dell'indice negativo. Così, questi metamateriali acustici sono arrivati prima da, i metamateriali scoperti per, il dominio delle onde elettromagnetiche. Allora, quali sono stati questi materiali di indice negativi? (Vedi Slide Time: 01.12)

Quindi, questi erano un tipo di materiali che venivano utilizzati per manipolare le onde elettromagnetiche e questi erano quei metamateriali, questi sono quei metamateriali che esibisce valori negativi di rifrazione per le onde elettromagnetiche a determinate frequenze. Quindi, di solito la maggior parte del classico mezzo ha un indice di rifrazione positivo. Così, in qualsiasi ad esempio, in generale nell'ottica, la maggior parte delle lenti che si usano etcetera ha tutti indice di rifrazione positiva, ma certi materiali potrebbero essere fatti per avere un indice di rifrazione negativo a determinate frequenze desiderate.
Quindi, qui l'indice di rifrazione sarebbe una funzione della frequenza e a determinate frequenze il valore dell'indice di rifrazione diventerà negativo. Quindi, quei materiali sono stati chiamati come materiali indicizzanti negativi. Così, le persone interessate a saperne di più su questo argomento possono; ovviamente, possono tornare indietro nella letteratura per tali e tali materiali. E, sono stati usati per manipolare le onde elettromagnetiche.
E, poi, un concetto simile è stato preso in prestito per costruire materiali in grado di manipolare le onde sonore. Così, proprio come i metamateriali acustici come tali materiali di indice negativi hanno anche una disposizione periodica di diverse celle unitarie.
(Riferimento Slide Time: 02.33)

E, allo stesso modo le singole cellule unitari sono composte da materiali convenzionali. Così, le cellule unitari in sé hanno un valore positivo di indice di rifrazione, all'interno della gamma normale come si riscontra nei materiali tradizionali, ma l'effetto combinato di una raccolta o di una disposizione di tali celle unitari sarà, che è in grado di piegare le onde molto bruscamente in senso inverso o raggiunge un indice di rifrazione negativo. Quindi, questo è l'effetto combinato diventa indice di rifrazione negativo.

(Riferimento Slide Time: 03.06)

Quindi, per dimostrarti di andare brevemente attraverso la teoria di questo. Ora, l'indice di rifrazione è definito come rapporto tra la sazietà dell'angolo di incidenza e la sazietà dell'angolo di rifrazione, quando un'onda elettromagnetica interagisce con il confine dei due diversi media. Quindi, vediamo se vediamo questa figura qui. Si tratta di un'interazione media 1, 2 e suono che si svolge al limite, questo è θ1 è l'angolo di incidenza θ2 isl angolo di rifrazione, poi l'indice di rifrazione del mezzo 2 rispetto al medium 1 sarà:

n2/1 = n2 n1
= peccato θ1 peccato θ2

E la maggior parte dei tempi così, questo indice di rifrazione è di solito un rapporto o un confronto di mezzo a 1 con un altro mezzo. E, la maggior parte delle volte c'è un valore assoluto di indice di rifrazione dove, il mezzo 1 viene assunto come vuoto. Quindi, quando il mezzo 1 diventa vuoto e l'indice di rifrazione del vuoto è di 1. Quindi, se: n è uguale a tale, se:

n1 = 1 n2 = n2/1 = n2 n1
= peccato θ1 peccato θ2

Quindi, quando il vuoto quando il primo mezzo viene assunto come vuoto allora il valore di indice di rifrazione che si ottiene per il mezzo diventa indice di rifrazione assoluto.

(Riferimento Slide Time: 04.37)

Ora, secondo la legge di Snell, ogni interazione segua la legge di Snell. Così, dalla legge di Snell:

peccato θ1 peccato θ2
= c1 c2

Dove, c è la velocità dell'onda nei rispettivi media. Così, quando le onde sonore interagiscono con qualsiasi mezzo generale in quel caso il loro indice di rifrazione mi riposa. Quindi, questa è l'espressione complessiva: n2 n1
= peccato θ1 peccato θ2
= c1 c2

Ecco, questa è la definizione di indice di rifrazione e come è legata alla velocità del suono nei due media diversi. Quindi, il rapporto indice di rifrazione è il contrario della velocità del rapporto audio nei due media. E, ho spiegato questo concetto a lei ancora in precedenza nella lezione sui metamateriali acustici.

(Riferimento Slide Time: 05.35)

Se ci si riferisce alle precedenti 2 lezioni potete trovare questa spiegazione lì. Quindi, la stessa spiegazione va anche qui. Quindi, diciamo che l'interazione avviene e sia il mezzo 1 che il 2 hanno un indice di rifrazione positivo. Quindi, in quel caso questa è l'equazione. Quindi, questo è positivo questo è positivo e questo θ1 varia da 0 a 90 gradi.
Quindi, θ2 è limitato e può variare solo all'interno di questo dominio, ma se il 1 dell'indice di rifrazione diventa negativo per il secondo mezzo. Così, improvvisamente il suono, l'onda elettromagnetica si propaga colpisce il confine di un mezzo, che ha un indice di rifrazione negativo.
Così, in quel caso da questa espressione il θt o θ2, avrà un valore negativo. Quindi, valore negativo del peccato significa piegarsi da qualche parte lungo questa zona. Così, questa è presa come direzione positiva per la θt

, questa è presa come direzione positiva per la θi. Quindi, questa è la convenzione che è stata seguita θi questa è le indicazioni di positivo i θi

, questa è una direzione per

negativo θt. Scusate positivamente θt. Quindi, θt negativo significa che si piega verso questo. Ecco, questa è la regione di tutte le possibili pieghe possibili che possono avvenire.

(Riferimento Slide Time: 06.57)

In tal caso si può ottenere un piegamento affilato e con una scelta appropriata a volte si può anche avere una piega inversa. Quindi, se questo è di altissimo valore negativo, allora questo θt può attraversare questa regione particolare e può andare qui. Quindi, in modo efficace quello che sta accadendo è che, chiaro il tuo che stai bombardando questo materiale da un con l'onda frontale in questa direzione, ma non è in grado di entrare nel materiale che semplicemente torna.
Quindi, se la scelta appropriata di n2 viene presa qualche n2 negativo viene presa allora θt sarà così grande, che non sarebbe in grado di entrare nel materiale, ma semplicemente piegarsi intorno al materiale e tornare indietro. Quindi, che si può fare e quindi, tali materiali sono pesantemente utilizzati per realizzare delle super lenti dove si può ottenere una piega molto brusca di queste onde elettromagnetiche come le onde luminose.

(Riferimento Slide Time: 07.49)

Così, questa figura mostra il tipo di affilamento che si piega da un indice negativo. Quindi, questo è un periodico questo è uno strato periodico di celle unitari. Ecco, queste sono le varie celle unitari qui.
Quindi, quando l'onda d'onda è incidente da questa direzione qui, allora non è in grado di entrare nel materiale qui semplicemente si piega e ritorna la sua direzione e risale all'altro mezzo. Quindi, si ottiene una piega molto affilata ok.
(Riferimento Slide Time: 08.20)

Ora, che lo sappiamo, qual è il significato di avere un indice di rifrazione negativo. Può aiutare a manipolare le onde elettromagnetiche, in modo molto forte non che i materiali convenzionali non possano fare. Quindi, perché questo non è un corso su elettromagneti o il corso di corso, sull'ottica acustica. Quindi, questo è il motivo per cui discutere di campo elettrico e campo magnetico non è all'interno di un dominio. Quindi, vi darò direttamente come questo particolare concetto può essere applicato all'acustica, come è arrivato ad essere applicato al dominio acustico.
Così, dalla teoria elettromagnetica basata sull'equazione di Maxwell e sulla legge di rifrazione di Snell, ci sono due quantità critiche o parametri critici di un mezzo, che viene chiamato come la permittività e la permeabilità che è ε e μ. Ecco, queste sono le 2 importanti proprietà di un mezzo che definiscono quale sarà l'indice di rifrazione. E, la velocità è data dalla velocità del mezzo è data da:

c = (με)
−1/2

E, sappiamo che il valore assoluto dell'indice di rifrazione sarà quello che è l'inverso del rapporto della velocità dei suoni.
Quindi, il valore assoluto è semplicemente il n del mezzo dal n nel vuoto, che è uguale a nm n0
. Dunque, questo è valore assoluto n e sarà c0 cm, sarà il contrario dei rapporti di velocità nei media del 2. Così, questo complessivo n può essere scritto come: n = sapori με

Quindi, l'indice di rifrazione può essere scritto come radice sulla permeabilità relativa, perché vuoto:

√μ0ε0 = 1

E, ecco perché:

n = dollaro με

Da questa espressione qui. Quindi, ora, ci viene dato che questo μ e ε sono i 2 parametri critici, questa è la permeabilità e la permittività in grado di controllare l'indice di rifrazione di un mezzo. E, ora vogliamo ottenere un materiale di indice negativo. Quindi, come si ottiene questo materiale di indice negativo?

(Riferimento Slide Time: 10.50)

Il modo per raggiungere questo è rendere questo valore ε e il valore μ simultaneamente negativi. E, quindi, tale materiale a volte viene chiamato anche doppio materiale negativo perché sia μ, ε