刘松 罗春荣 翟世龙 陈怀军 赵晓鹏

(西北工业大学理学院,智能材料实验室,西安 710129)

负质量密度声学超材料的反常多普勒效应∗

刘松 罗春荣 翟世龙 陈怀军 赵晓鹏†

(西北工业大学理学院,智能材料实验室,西安 710129)

(2016年8月30日收到;2016年10月14日收到修改稿)

能够按照人们的意愿控制声波的传播一直是研究者们想要解决的问题.一类由人工微结构组成的声学超材料吸引了研究者的注意,因为它具有许多天然材料所不能实现的奇特性质,例如负折射、平板聚焦和反常多普勒等.本文中,我们制备了一种二维的负质量密度声学超材料,在频率1560-5580 Hz范围内质量密度为负值,折射率在1500-5480 Hz范围内为负值,设计了一种测量多普勒效应的测试装置,测试了其在1200-6500 Hz内的多普勒效应.实验结果表明：在所制备的声学超材料负折射区域内,以声源的频率为2000 Hz为例,当声源靠近探测器时,探测器探测到的频率为1999.27 Hz,与声源相比有0.73 Hz的减小;而当声源远离探测器时,探测器探测到的频率为2000.68 Hz,与声源相比有0.68 Hz的增大,即在频率点为2000 Hz时,有明显的反常多普勒现象.对整个负区域内进行选点测量,发现在整个负区域内有宽频带的反常多普勒效应现象.

负质量密度,声学超材料,反常多普勒

1 引 言

近年来,人们设计出了各种不同的人工超材料,以实现自然界中不存在的性质.将负介电常数金属杆阵列[1]和负磁导率的开口谐振环[2]耦合在一起可以实现负介电常数和负磁导率的电磁超材料……