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聲波的負折射現象

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Aug 17, 2004

編輯 tslim 報導

加拿大科學家發現聲波在聲子物質(phononic material)中也有負折射現象.

過去十年, 研究人員致力於發展一種所謂的聲子物質, 這種物質可以用來阻隔掉特定波長的聲波. University of Manitoba, Canada的John Page及其同僚將直徑0.8毫米的碳化鎢珠子浸在水中堆排成三維陣列, 形成一個聲子晶體. 大約1MHz左右的聲波, 也就是波長大約接近珠子的直徑, 無法穿透這個結構. Page表示, 這是由於珠子的大小及其排列結構使得所有散射的聲波剛好都產生破壞性干涉.

在2004年7月9日發行的Physical Review Letters中, 研究人員更發表了一個令人驚訝的結果. 當聲波在1.6MHz時, 以小波源產生的聲波穿過聲子物質後仍然會持續地擴散開來. 但是在1.57MHz時, 聲波卻是朝不同的方向傳播, 也就是聲子物質使聲波重新聚焦成一點.

Page解釋道, 形成這種負折射現象的成因跟1MHz的聲波無法通過晶體的原因一樣. 只是在這種情況下, 在大部分的方向都產生破壞性干涉, 除了朝向聚焦點的方向外. 在聲子物質上, 只要聲波的頻率稍微地改變, 干涉的圖樣就會有很大的變化. 不像在一般的物質上, 干涉圖樣的變化是漸漸地發生的. 研究人員也提出了一套訊號透過聲子晶體傳播的理論模型, 並且與實驗結果相當吻合.

超聲波影像通常使用透鏡形狀的物質將聲波聚焦. Page表示, 聲子晶體將可使解析度改善到接近超聲波波長的範圍, 也就是大約1毫米或更小, 這是傳統的超聲波影像所無法達到的. 因此, 此種物質在醫學及工程上都可以有很好的應用.

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Mar 30, 2007] 超級透鏡讓顯微鏡看得更清楚
  • [Apr 07, 2004] 當光子晶體遇上不使光發散的狹縫
  • [Apr 07, 2003] 負折射率物質論戰終告段落
  • [Apr 20, 2001] 負折射率的物質
  • [Oct 30, 2000] 聲波團團轉

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