基于电流变材料的二维声子晶体中的声学研究狄拉克颤动效应

发布时间：2017-08-24 04:28

  本文关键词：基于电流变材料的二维声子晶体中的声学研究狄拉克颤动效应

  更多相关文章： 声子晶体 能带结构 ZB振荡 电流变液材料 弹性波垂直入射 弹性波斜入射

【摘要】：Zitterbewegung(ZB)现象是一种狄拉克电子的快速振荡的行为,起源于正负能量态的狄拉克电子的相互干涉,因其振幅非常小,接近康普顿波长2110/-mch?和振荡频率非常高,所以很难观察到狄拉克电子的ZB振荡行为,但近年有研究发现声波在声子晶体内传播也存在着这种现象。Electrorheological(简称ER,电流变液)材料由于其粘弹性能够随着外加电场的改变而改变,这一特殊性质被广泛应用在工业领域。将电流变液材料引入声子晶体中并作为基底材料,这为智能控制声子晶体带隙提供了可能性。本论文是以环氧树脂为散射体,ER材料为基质形成的二维声子晶体为研究对象,研究在这种可调控声子晶体中的狄拉克颤动现象。主要从以下三个方面展开研究。首先,考虑弹性波垂直入射这种二维声子晶体,发现在这种声子晶体中存在ZB振荡行为,同时能够通过改变外加电压的大小来实现对ZB振荡周期和振幅的调控。其次,研究了弹性波斜入射到这种声子晶体的能带结构,发现随着斜入射角度的增加,与报道过的情况相比,整个能带结构向高频运动缓慢,这能解决弹性波斜入射下的声子晶体能带结构向高频运动造成的目标禁带消失的问题。最后,研究了弹性波斜入射对这种声子晶体的狄拉克颤动的影响,分析了在斜入射情况下产生ZB的条件,发现在斜入射沿轴向归一化波矢z?小于1时,存在明显的ZB振荡现象,当沿轴向归一化波矢z?大于2的情况实际是子波包的产生和消失的行为并非ZB振荡的行为。研究工作为智能探测ZB振荡的行为提供了理论依据,同时也对其他领域的Zitterbewegung现象研究具有重要意义。
【关键词】：声子晶体 能带结构 ZB振荡 电流变液材料 弹性波垂直入射 弹性波斜入射
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O735
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 电流变液及其研究进展8-10
• 1.3 声子晶体及其研究进展10-12
• 1.3.1 声子晶体基本概念10-12
• 1.3.2 声子晶体研究进展12
• 1.4 本文的研究内容和研究意义12-15
• 第2章 声子晶体及二维声子晶体的狄拉克颤动的研究方法15-30
• 2.1 引言15-16
• 2.2 声子晶体的能带结构研究方法16-24
• 2.2.1 弹性波波动方程16-19
• 2.2.2 声子晶体带隙计算方法19-20
• 2.2.3 平面波展开法20-24
• 2.3 基于电流变液材料的二维声子晶体的能带理论24-27
• 2.3.1 基于电流变液材料的二维声子晶体的弹性波垂直入射的能带理论24-25
• 2.3.2 基于电流变液材料的二维声子晶体的弹性波斜入射的能带理论25-27
• 2.4 声子晶体中声学狄拉克颤动的理论研究方法27-30
• 第3章 基于电流变液材料的二维声子晶体弹性波垂直入射的声学狄拉克颤动的研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 数值计算结果及讨论30-42
• 3.2.1 基于电流变材料的二维声子晶体的声学狄拉克颤动30-33
• 3.2.2 外加电场强度及填充率对声学狄拉克颤动效应的影响33-42
• 3.3 本章总结42-44
• 第4章 基于电流变液材料的二维声子晶体弹性波斜入射的能带结构的研究44-56
• 4.1 引言44-45
• 4.2 数值计算结果和讨论45-55
• 4.2.1 弹性波斜入射沿轴向波矢对能带结构影响45-48
• 4.2.2 电场强度和弹性波斜入射沿轴向波矢对完全禁带的48-51
• 4.2.3 填充率和弹性波斜入射沿轴向波矢对完全禁带的影响51-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 基于电流变液材料的二维声子晶体弹性波斜入射的声学狄拉克颤动研究56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 数值计算结果和讨论56-66
• 5.2.1 在弹性波斜入射情况下声学狄拉克颤动现象的讨论56-61
• 5.2.2 弹性波斜入射沿轴向波矢对狄拉克颤动的暂态特性的影响61-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文和研究成果73-74
• 致谢74

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本文编号：729193