电磁隐身斗篷
隐身材料的研究进展及存在问题
隐身斗篷的研究进展及存在问题 摘要：隐身斗篷，由硅纳米材料制造而成，利用该特殊材料折射或吸收大部分光线，从而达到隐形的目的。
本文主要总结归纳现如今应用于隐身斗篷的各种主要材料，详细论述了基于超材料特殊电磁特性的隐身技术，简单介绍部分材料应用原理。
关键词：影身斗篷，超材料，限元分析软件，均匀介质1. 隐身斗篷的应用前景 隐形斗篷我其实是在电影Harry Potter 中第一次知道，它常被哈利拿来干一些从霍格华兹魔法学校里偷跑出来如此的事情。
现实中科学家们也一直在研究它。
在不远的将来，隐身斗篷将会真的存在于现实世界中了。
而且隐身斗篷的应用前景非常广。
隐身技术在外科手术，军事航空等多个领域中获得广泛的应用。
例如， “地震斗篷”——能够让冲击波、暴风浪或者海啸在所遮蔽的物体面前变成“瞎子”，进而达到保护建筑物的目的。
同时为提高战场生存能力, 隐身技术越来越多地应用于军用装备上。
随着军用探测技术的不断进步, 对军用装备隐身性能的要求不断提高, 传统的隐身技术已经不能满足要求。
2. 隐身材料及其隐身原理2.1 超材料众所周知,介电常数和磁导率是用于描述物质电磁特性的基本物理量,决定着电磁波在物质中的传播特性。
迄今为止,自然界中天然物质的介电常数和磁导率均大于或等于1。
2000年,Smith 等人利用金属铜的开环共振器和导线组成2 维周期性结构,首次在实验室制造出微波频段具有负介电常数和负磁导率的介质材料,引起科学界的轰动。
随后,双负材料、单负材料、手性材料、理想磁导体和理想电导体等材料成为科学研究的热点，并将这些材料统称为超材料(metamaterials)。
由于超材料具有一系列特殊的电磁特性,因而具有广阔的应用前景。
2.1.1超材料椭圆柱电磁斗篷文献[1]利用有限元分析软件Comsol Multiphysics 分析了超材料介电常数偏差、磁导率偏差和损耗对电磁斗篷场分布的影响,并讨论了在电磁斗篷内放置不同电磁特性的物体后斗篷外电场分布的变化。
2023-2024学年北京市海淀区高三上学期期末考试语文试题(解析版)
北京市海淀区2023-2024学年高三上学期期末考试语文试题一、本大题共5小题，共18分。
阅读下面材料，完成小题。
材料一：在2023年10月的一场科学活动上，中国科学院院士褚君浩向观众展示了利用特殊材料实现的“隐身术”。
只见工作人员手持一块面板，将其旋转90度后，褚院士的下半身“消失不见了”！褚院士表示：“未来，哈利·波特的隐身斗篷将成为衣柜里的日常用品。
”想知道隐身斗篷是如何隐身的，就要先了解人是如何看到物体的。
光会在物体的表面发生反射，人眼看到了反射光，从而意识到这里有一个物体。
如果物体的反射光与环境的反射光有很大差别，人们就能通过反射光进一步判断物体的形状和大小。
假如能够减小物体反射光与环境反射光之间的差别，或者使得观察者不能接收到反射光，那么这个物体就可以实现隐身。
过去，研究者用摄像机加上显示屏来创造隐身效果，但它只能做到对某个方向隐身，而且需要耗费许多能量，实用性低。
今天，超构材料的发明改变了这一切。
科学家把介质里微小的人工结构进行有序排列，从而改变了介质的宏观性质。
这些经过人工排序的微结构组成的介质，就叫作超构材料。
那么，超构材料是如何实现隐身的呢？办法是在材料表面制备纳米尺度的金属天线。
当光照射到覆盖在物体上的超构材料时，会发生一种特殊的“折射”，使得所有方向入射的光完全在上述超构材料中无损耗地沿原方向继续传播，从而达到隐身效果。
除隐身外，超构材料还可以将发散的光线会聚起来，无需介质承载就能在空气中成像。
结合空间定位等交互控制技术，可实现人与空气中的影像直接交互。
这样的技术已经应用到了医院无接触式自助挂号机以及地铁自助售票终端上。
患者或乘客看到悬浮在空气中的屏幕显示画面，直接在空气中点击，就能完成挂号或购票，而不需要触摸仪器。
（取材于张兴华等的文章）材料二：从《西游记》中的隐身术到《哈利·波特》中的隐身斗篷，实现隐身一直是人类的梦想。
狭义的隐身即无法被肉眼看见，而广义的隐身还包括无法被雷达、声呐等手段探测到。
“隐身衣”真的存在吗
走进科学真的存在吗@佳禾/整理在年初发布的“2017年度十大科学流 言”中，“浙江大学已研制出量子隐身衣”榜 上有名，微博上一位大爷展示的“量子隐身 衣”走红后，被证实是用做特效的绿布合成 的^那么问题来了，世界上到底有没有隐身 衣的存在？如何“隐身”“隐身”科技这个概念早已被提出，尤其 在军事科技中，如隐形战斗机、隐形坦克等p 但这里所讲的“隐身”并非光学意义上的隐身。
因为这些战斗机、坦克等并没有真正消 失，它们的“隐身”只能骗过雷达。
“隐身”的原理究竟是什么？众所周知，电磁波(包括光波)照射物体 时，会在物体表面发生散射，散射的电磁波被 接收后，就表明那里存在物体。
如果能让电磁 波“转弯”，绕着物体走，这样就能实现真正的 “隐身，，了！同时，人能看到物体是由于物体能将照 射到其表面的光线反射到人的眼睛里。
而隐 身衣的原理正是减少光线的反射，同时消除 物体的影子。
并非天方夜谭早前，美国杜克大学的科学家们揭开了 “隐身斗篷”的神秘面纱。
披上这件斗篷，人 们便无法看见斗篷下的人。
这种技术是通过 将物体包裹在一种“超颖物质”中实现的，该 物质能改变微波的方向，使之绕过物体。
杜克大学的工程师指出，非均匀复合材 料的电磁特性都可以产生一种折射率可变的 物质，阻挡电磁波进人某个区域，从而实现隐 身。
射人隐身衣的光线越过隐藏的物体，继续 向另外的方向传播。
因此，隐身衣既不会反射 光线，也不会产生影子s如果说杜克大学的研究人员研发的是一 种神奇的“斗篷”，那么伦敦帝画学院的克里 斯•菲利普斯教授研发的就是“魔棒”，他利用 一种激光来改变物质感光的模式。
在正常情况下，当光与|种物质发生作 用时，其原子只吸收一定波长的光子。
然而，当所谓的“耦合激光”的光束射向物体时，就可以对原子产生影响，阻止它与这种波长光走进科学的相互作用。
这S fc是著名的“相干虚激发' 是量子物理学的一种推论。
隐身衣效果图•利普斯在实验室利用4个红外线激光 器和一片晶体对这一.过程进行了成功的演 当激光打到这片晶体上时，直接穿过晶 体，没有发生任何反射和折射，也没有被吸 收。
《如果穿上隐身衣》阅读练习及答案
（三）阅读《如果穿上隐身衣》一文，完成12—14题。
（10分）①大家应该都读过J.K.罗琳的魔幻系列小说《哈利·波特》，或者看过同名小说改编的电影吧。
在系列的第一本书《哈利·波特与魔法石》里，哈利在圣诞节得到了一件神秘的礼物——隐身斗篷。
有一天深夜，他独自一人悄悄地摸进了禁书馆查找资料，幸亏他穿着隐身斗篷，否则，如果被发现了，就会受到重罚。
2017年6月26日是这本书出版20周年纪念日，《哈利·波特》的忠实读者们都盼着有一天自己也能真的拥有这样一件隐身斗篷。
这又何尝不是科学家们的梦想呢? 其实他们早就开始行动了。
②2006年，物理学家约翰·彭德利首次提出了用透镜改变光向、隐藏物体的方法。
2013年、2014年美国的德州大学和罗切斯特大学相继找到隐形的方法。
2015年，加州大学伯克利分校的研究人员称他们发明出了隐身斗篷。
这种斗篷是由上百万个微小的金镜子组成的，这些镜子有多小呢？它们的宽度只有我们头发直径的1/1000。
③我们平常为什么能看见物体？这是因为当光照射到物体表面时，光发生了散射和反射。
通俗地说，就是照到物体上的光弹了回来，而这些弹回来的光又传到了我们的眼睛里，所以我们就看到了物体。
如果不希望看到物体该怎么办？办法就是阻止光发生散射和反射，这些微镜其实就是起这个作用的。
因为这些镜子的大小不一，所以散射光能相互抵消，让观察者觉得光是从平面上反射过来的。
这种镜子只有80纳米厚，非常轻便。
不过，目前的隐身斗篷还非常小，大约．．只能覆盖几个生物细胞那么大的面积。
④最近，英国伦敦玛丽女王大学的研究人员也表示研究有了进展。
他们研制的隐身斗篷是通过电磁波的干扰，让物体表面散射回来的光看上去像是从平面反射过来的效果。
⑤如果有一天真的有隐身衣可以买，这个世界会不会出现乔治·威尔斯的小说《隐形人》中那样胡作非为的人呢？（选自《知识就是力量》2017年第8期）12.第②段画线句主要运用了▲和▲的说明方法，具体地说明了▲。
隐身涂料原理
隐身涂料原理
嘿，你知道吗，隐身涂料的原理其实挺神奇的呢！就好像给东西穿上了一件隐形斗篷。
简单来说，隐身涂料主要是通过减少物体对电磁波的反射来达到“隐身”效果的。
就好比你在黑夜里穿了一身黑色衣服，别人就不容易发现你啦。
它的工作原理呢，有点像变魔术。
涂料里面有一些特殊的成分，这些成分可以把照射过来的电磁波给“吸”进去或者让它们绕过去，而不是直接反射回去。
就像你玩弹珠游戏，正常情况下弹珠会直直地弹回来，但如果有个神奇的通道能让弹珠拐个弯或者消失不见，那别人就看不到弹珠弹回来啦。
比如说，飞机涂上了隐身涂料，雷达发射的电磁波射过来，就被涂料巧妙地处理了，这样雷达就很难发现飞机了。
而且哦，科学家们还在不断研究和改进隐身涂料呢，让它的效果越来越好。
说不定以后啊，我们身边会有更多神奇的“隐身”玩意儿出现，那可就太有意思啦！你是不是也觉得很神奇呢？哈哈！。
声隐身技术超材料的发展案例
声隐身技术超材料的发展案例超材料（Metamaterial）是一类由亚波长结构单元作为基本单元构成的具有自然材料不具备的超材料物理特性的人工复合结构或材料，在长波长条件下，具有等效介电常数和等效磁导率，电磁参数依赖于其基本构成单元的谐振特性。
1．通过对人工结构单元结构参数的调节，可实现对超材料电磁参数、反射相位、透射相位、手征参数等的自由设计。
因此，超材料具有很大的设计灵活度，在新型物理器件、天线系统、隐身材料等领域具有巨大的潜在应用价值。
隐身技术是现代军事中具有巨大战术价值和战略威慑作用的一项技术。
近几年来，超材料在隐身领域的研究也受到了广泛的关注，利用超材料不同的物理性质可以实现不同物理机制的隐身。
超材料吸波隐身技术电磁波吸波材料是武器装备的重要材料之一，可以大幅降低飞行器的雷达散射截面积，从而提高其生存防御能力和总体作战性能。
吸波材料是指能吸收、衰减入射电磁波，并将电磁能量转换成其他形式的能量而耗散掉，或调制电磁波使其因干涉相消的材料。
超材料出现后研究人员将其引入雷达吸波材料结构体中，结合其损耗特性和频率响应特性开展广泛研究。
超材料吸波隐身技术的吸波机理是：在谐振和反谐振区域，标志材料损耗特性的复介电常数和复磁导率的虚部也达到了峰值，这意味着超材料会对电磁波表现出强烈的吸收特性，因而基于超材料可以设计出具有强吸波效应的吸收剂。
超材料既可以单独作为吸波材料使用，也可以与传统吸波材料复合，从而制备出满足微波隐身“薄、轻、宽、强”要求的新型复合吸波材料。
作为结构型的超材料，在作为隐身材料使用时，由于其工作频率、介电常数和磁导率等电磁参数的易调节性，容易实现超材料的吸波层与自由空间的阻抗匹配，从而大幅度减少反射波强度罩。
超材料吸波结构按功能可以分为极化不敏感多角度入射型吸波材料、双频及多频吸波材料、宽频及超宽带吸波材料以及可调谐型吸波材料。
下面，分别就电磁超材料吸波结构亟待解决的问题介绍超材料吸波结构的研究情况。
负折射
用，在未来战场上给技术落后一方带来灾难性后果。
第二，负折射率材料在超灵敏探测仪器中的应用
显微镜、放大镜等光学器件的制造一直被一条光学规律所限制：无论光学仪器的镜片多么精良，任何小于光的一个波长长度的物质都是无法观察到的。利用负折射率材料制成的透镜却能克服这个问题，制作成“理想”透镜[2引，它不仅和常规的介质一样能会聚行波，而且还能聚焦随距离增加快速衰减的衰减波。一般会聚透镜的工作原理是将透镜一侧的光源通过具有一定曲度的材料将光源的图像重新会聚于透镜的另一侧，根据Snell定律，一般透镜的解析度都受限于物体表面辐射源所散射出的消散波的损失，其值随着垂直表面的距离作指数衰减，在成
它有很多新奇的性质，但由于只是停留在理论上，而在自然界中并未发现实际的负折射率材料，所以，这个假设并没有立刻被人们接受，而是处于几乎无人理睬的境地，直到时光将近本世纪时才开始出现转机。原因在于英国科学家Pendry等人在1998～1999年提出了用周期性排列的金属条和金属谐振环(Split2Ring Resonator)可以在微波波段产生负的等效介电常数和负等效磁导率阶，从此以后，人们开始对这种材料投入了越来越多的兴趣。2001年的突破，使负折射率材料的研究在世界上渐渐呈现旋风之势。2001年，美国加州大学San Diego分校的David Smith等物理学家根据Pendry等人的建议，利用以锕为丰的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质，他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，微波以负角度偏转，从而证明了负折射牢材料的存在。2002年7月，瑞士ETHZ实验室的科学家们宣布制造出三维的负折射率材料。这将可能对电子通讯业产牛熏大影响，相关研究成果也发表在当月的美国《应用物理快报》上。2002年底，麻省理工学院孔金瓯教授从理论上证明了负折射率材料存在的合理性，并称这种人工介质可用来制造高指向性的天线、聚焦微波波束、实现“完美透镜”、用于电磁波隐身等等。负折射率材料的前景开始引发学术界、产业界尤其是军方的无限遐想。
负折射率材料
负折射率材料一、负折射率材料历史及研究现状负折射率材料(NIMs，Negative index materi—als)是指一种介电常数e 和磁导率同时为负值的材料，具有负群速度、负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射、理想成像等异常的物理性质。
这种被称为负折射率材料(“左手材料”)的人工复合材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域内开始获得愈来愈广泛的青睐，对其的研究正呈现迅速发展之势。
负折射率材料的这些异常特性，使其在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域获得愈来愈广泛的青睐，世界各国对其的研究正呈现迅速发展之势。
到目前为止，负折射率材料已经在微波、太赫兹波、红外以及可见光波段被证实，并已经开始进行应用领域的研究与探索。
这种负折射率系数介质的人工复合材料在理论与实验上引起了广泛关注。
早在1967年Veselago首先研究了这种负折射率系数材料(1eft—handed media)，他用方程证明这种材料具有负的光学折射率。
由于传统材料的折射率为正数，我们通常称这种材料为正折射率材料。
负折射率材料具有一些奇特的光学与电磁学性质，比如Doppler效应与Cherenkov辐射的逆转、交界面上的反常折射、原子自发辐射率的特殊改变等现象在负折射率材料中都会出现。
电磁波在这种材料中的传播特性与在一般材料中相比有很大的不同。
负折射率材料的出现，颠覆了～般材料中所普遍遵循的“右手规律”。
而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。
物理学中，介电常数e和磁导率p是描述均匀媒质中电磁场性质的最基本的两个物理量。
在已知的物质世界中，对于电介质而言，介电常数e和磁导率u都为正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系，这样的物质被称为右手材料(right-handexlmalefials，RHM)。
这种右手规则一直以来被认为是物质世界的常规，但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。
1968年，前苏联物理学家Veselago在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现，即：当e和肛都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。
智能超材料研究与进展
智能超材料研究与进展一、本文概述随着科技的飞速发展，智能超材料作为一种前沿科技，正逐渐走进人们的视野。
智能超材料，顾名思义，是指具有超越传统材料性能，并能通过外界刺激（如光、热、电、磁等）实现性能调控的新型复合材料。
其独特的性能以及广泛的应用前景，使得智能超材料在航空航天、医疗、军事、能源等领域展现出巨大的潜力。
本文旨在全面综述智能超材料的研究现状与发展趋势，包括其基本原理、设计策略、制备方法、性能调控机制以及实际应用等方面。
通过对近年来国内外相关文献的梳理和分析，本文旨在为读者提供一个清晰、系统的智能超材料知识体系，并探讨未来可能的研究方向和应用前景。
在文章结构上，本文将首先介绍智能超材料的基本概念、分类及其独特性能，为后续研究提供理论基础。
接着，本文将重点分析智能超材料的制备方法及其性能调控机制，包括各种外部刺激下的响应行为及其调控原理。
在此基础上，本文将探讨智能超材料在航空航天、医疗、军事、能源等领域的应用案例及前景。
本文将对智能超材料的研究现状进行总结，并展望未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阅读，读者可以深入了解智能超材料的基本原理、制备方法、性能调控机制以及实际应用，为其在相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
本文也期望能激发更多科研工作者对智能超材料的关注和兴趣，共同推动这一领域的快速发展。
二、智能超材料的基本原理智能超材料，作为一种前沿的材料科技，其基本原理主要基于材料内部结构与外部刺激之间的动态互动。
这类材料通过先进的制造技术，如纳米技术、3D打印和生物技术，实现了在传统材料中难以达到的性能和功能。
可调性：智能超材料能够通过外部刺激，如温度、光照、电场、磁场等，改变其内部微观结构或组成，从而实时调整其宏观性质。
这种可调性使得智能超材料能够适应不同的环境和应用需求。
自适应性：智能超材料具有自适应性，能够在受到外部刺激时自动调整其性能。
例如，某些智能超材料能够在受到压力或温度变化时，改变其硬度和弹性，以适应外部环境。
COMSOL中文例子
模型向导
1. 模型向导点击下一步，增加物理场中，选择数学-数学粒子追踪（pt） 2. 点击增加选择，点击下一步
3. 求解中，选择预制求解-瞬态 4. 点击完成 全局定义
现在定义参数来指定空气框和斗篷的维度
参数
1. 右键全局定义，选择参数 2. 参数列表中输入
几何 1 长方体 1 1. 右键几何 1 选择长方体 2. 设定中，尺寸与形状，宽度区域，输入 2*L 3. 深度区域，输入 2*L 4. 高度区域，输入 2*L 5. 位置区域，基准中选择中心 球1 1. 右键几何 1 选择球 2. 设定中半径中输入 a 球2 1. 右键几何 1 选择球 2. 设定中半径为 b 3. 点击创建所有 4. 点击图形窗口的切换到缺省三维视角 定义
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邮箱：info@
7. 几何实体层次选择边界 8. 选择边界 10–13, 16, 17, 19,20 粒子轨迹（pt） 1. 右键粒子轨迹（pt）选择面 2. 面设定，数据集中选择解 2 3. 表达式区域输入 cos_phi 4. 颜色和样式区域中颜色表选择 WaveLight 5. 去除颜色图例 6. 右键粒子轨迹（pt）选择面 7. 面设定，数据集中选择解 3 8. 颜色和演示着色中选择统一，颜色选择灰色 9. 点击模型 1-定义-视图 10. 设定中去除显示格点 11. 点击切换到缺省三维视角 12. 右键粒子轨迹 1，点击绘图 通过在相空间中的绘图你可以观察通过斗篷前后的光束，来研究斗篷的隐身效果。这个可以
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理想斗篷
介绍
电磁或者光学隐身可以通过给物体涂上透明渐变折射率材料，使光线沿着被隐藏物体偏折来 实现（Ref.1）。这种结构可以使各个方向入射来的光线偏折，通过使结构中心对称来实现。 在透明外壳以内，有一个非透明物体，只要斗篷设定完美来阻止任何光线达到非透明物体上， 其自由空间散射特性将是无关紧要的。这种基于全方位的隐身斗篷概念由 Sir John Pendry (Imperial College, UK)和他的实验室于 2006 年提出（Ref.1）。 这里模拟的隐身斗篷是一个同心球壳，内部表面代表隐藏物体。全方位斗篷要求各向异性的 材料属性，这个可以由变换光学理论计算得到（Ref.1）。尽管光线和光束偏折可以由各向同 性的的折射率的梯度来实现，对于全方位隐身单独的折射率梯度变化是不够的。这可以由唯 一性定理应用到各向同性材料物体散射问题的方法来证明（Ref.2）。 方位角方向上（辐射方向的法向）的折射率经历了从斗篷内部表面单元，其与自由空间匹配 到在内部表面减小为零的渐变。通过选择适当的折射率分布，我们能保证任何入射在斗篷上 的光束不会到达内部表面，因而永远探测不到物体。在斗篷设计中，辐射方向上的折射率是 不连续的。相应的内表面折射率不连续不会导致反射，因为只有折射率的切线分量影响反射 率。 此模型描述光学粒子追踪来求解光学的大折射率梯度各向异性属性结构。此外，本模型介绍 一种曲线平滑技术来处理曲面上的折射率阶跃，这对于像透镜一样的光学设备是典型的。
超颖材料
“超材料（metamaterials）”：超越天然材料的自然极限摘要“超材料（metamaterial）”指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。
从本质上讲，metamaterial更是一种新颖的材料设计思想，这一思想的基础是通过在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的限制，从而获得超常的材料功能。
迄今发展出的“超材料”包括“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。
超材料的设计思想昭示人们可以在不违背基本的物理学规律的前提下，人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”，把功能材料的设计和开发带入一个崭新的天地。
关键词：超材料，材料设计，左手材料，光子晶体1、“超材料（metamaterials）”的基本定义“Metamaterial”是本世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇，近年来经常出现在各类科学文献。
拉丁语“meta-”，可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。
对于metamaterial一词，目前尚未有一个严格的、权威的定义，各种不同的文献上给出的定义也各不相同。
但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
在互联网上颇有影响的维基百科（Wikipedia）上，对metamaterial一词是这样解释的：In electromagnetism (covering areas like optics and photonics),a meta material (or metamaterial) is an object that gains its(electromagnetic) material properties from its structure rather than inheriting them directly from the materials it is composed of. This term is particularly used when the resulting material has properties not found in naturally formed substances.这一解释可能是迄今对metamaterial这一概念给出的最符合科学规范的定义，尽管这一定义从目前的观点看过于狭隘（该定义似乎只针对电磁领域的材料，而实际上，最新的研究metamaterial已经包括一些声学材料）。
均匀介质隐身斗篷设计
Ｔ Ｃ ＮＯ ０ Ｙ 技术应 用 Ｅ Ｈ Ｌ Ｇ
均匀介质隐身 斗篷设计
◆张 茜 王 峰
摘 要 ：电磁 隐身斗篷是一种 新型 隐身装 置 ，它可 以将 电磁 波压 缩在特 殊材料制成 的包围物体的薄层 内，让 电磁波的传播 方向发 生弯曲，使 电磁 波 绕过物体继续 向前传播 ，既不产生反射 ，也不 留下 阴影 ，就像物体不存在一 样 ，实现真正意义上的隐身。本文通过等效介质理论 ，运 用均 匀同性介质 来 近似等效非均匀各 向异性介质 ，可以用均匀同性介质 来实现 隐身斗篷。
介质将等效成一个各 向异性非均匀介质Ｈ 删
一
ｂ
：
呈 兰 ！ ２
１ ｌ ＋ｒ
ｂ—ａ —
（＋１ １ １ ｒｅ ２ ）￡
￡２ ￡，
一
。
８１ ｓ
（） １
因此有 两种 等效 方法 ，第一 ，可 以将 Ｔ固定 ，即 １ 介 质材料层 的厚度 是 固定 的 ，通 过介质材 料 的介 电常 数 变化来实 现 ；第二 ，可 以将 ￡， 固定 ，将 取不 同 ￡
００ ００ ０ ０ ．８ ０ １ ．２ ０ １ ６ ８ ０２ ．２ ４ ６ ０Ｏ ．０ ０ １ ４ ０ １ Ｏ １ ，
０１ ． ０
导 率的值 都大于 １ ，这种介质一般可 以通过复合介质 来
实现。
表２ 理想 参数 隐身 斗篷 １ 层离 散层 介质 参数 分布 ０
一
其 中ｑ＝ ／ ４为两种介质的厚度之 比。 隐身斗篷采用简化参数时［，边界满足Ｐ 匹配条 ６ １ ＭＬ
西安交通大学2011届本科生优秀毕业设计(论文 - 西安交通大学新闻网
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声学实验可视化实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过声学可视化技术，研究声波在不同介质中的传播特性，探究声波的反射、折射、衍射等现象，并验证声学理论在实际应用中的有效性。
通过实验，加深对声学基本概念和原理的理解，提高对声学实验技能的掌握。
二、实验原理声学可视化实验是利用声学传感器、示波器、计算机等设备，将声波在空间中的传播过程转化为可视化的图像，从而直观地展示声波的特性。
实验中常用的可视化方法包括：1. 声波干涉：当两束声波相遇时，会发生干涉现象，形成干涉条纹。
2. 声波衍射：当声波遇到障碍物或孔径时，会发生衍射现象，形成衍射图案。
3. 声波反射：当声波遇到反射面时，会发生反射现象，形成反射波。
三、实验设备1. 声波发生器2. 声波接收器3. 示波器4. 计算机及数据采集软件5. 实验平台（如玻璃板、塑料板、金属板等）6. 障碍物（如纸板、木块等）四、实验步骤1. 声波干涉实验：- 将声波发生器和声波接收器分别放置在实验平台上，调整它们之间的距离，使声波发生器发出的声波能够同时到达接收器。
- 打开声波发生器，观察示波器上的干涉条纹，记录条纹间距和声波频率。
- 改变声波发生器和接收器之间的距离，重复实验，分析干涉条纹的变化规律。
2. 声波衍射实验：- 将声波发生器和声波接收器分别放置在实验平台上，调整它们之间的距离，使声波发生器发出的声波能够遇到障碍物。
- 打开声波发生器，观察示波器上的衍射图案，记录衍射图案的形状和声波频率。
- 改变障碍物的大小和形状，重复实验，分析衍射图案的变化规律。
3. 声波反射实验：- 将声波发生器和声波接收器分别放置在实验平台上，调整它们之间的距离，使声波发生器发出的声波能够遇到反射面。
- 打开声波发生器，观察示波器上的反射波，记录反射波的强度和声波频率。
- 改变反射面的材料，重复实验，分析反射波的变化规律。
五、实验结果与分析1. 声波干涉实验：- 实验结果显示，当声波发生器和接收器之间的距离变化时，干涉条纹的间距也随之变化，符合干涉条纹的间距公式。
组合型电磁隐身斗篷的超材料设计与仿真
空间， 并且 电磁 参 数 的空 间 分 布在 不 同空 间 满 足 上 述
变换 的关 系式 时 ， 可实现 电磁 波 的绕射 ， 而 能 够满 足 变 换空 间 中的 电磁 参 数空 间分 布 的超 材料 可 用 于制 备 电
的基础 上 ， 再现 了超 材料 对 圆柱体 、 椭 圆型柱 体 等具 有 中心对 称 坐标物 体 的 电磁 隐身斗 篷 的理论 分 析 和数 值 仿 真 。本文 是将 超 材料 的 隐身性 能拓 展 到与 现 实物 体 更接 近 的 目标模 型 中 ， 这个 模 型是 由椭 圆和 梯 形 等 两 种不 同形状 的 区域组 合构 成 。在理 论 上计 算 出这 种 超
刘 冶 等 ： 组 合 型 电磁 隐 身 斗 篷 的超 材 料 设 计 与仿 真
文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ５ — ２ ２ ３ ５ — ０ ４
组合 型 电磁 隐身 斗篷 的超 材 料 设 计 与 仿 真
刘 冶 ， 李竹 影 ， 张旺洲， 孙 禹宏
坐标 变 换理 论 提 出 ， 在 不 同 空 间坐标 满 足 映射
一
１ 引 言
２ ０ ０ ５年 ， Ｓ ｍｉ ｔ ｈ等提 出折 射 率 呈 梯 度 变 化 的媒 质 能够 使 电磁 波 发 生 弯 折 （ ｂ ｅ ｎ ｄ ） ｌ 】 ， 这 一 重 要 观 点 开 辟 了利 用 超 材 料 实 现 电磁 波 隐 身 的 新 领 域 。２ ０ ０ ６年 ， Ｐ ｅ ｎ ｄ ｒ ｙ等 将 上述 观点 应用 于超 材 料 ， 将 材料 的介 电常 数与 磁 导率按 空 间进 行 变 化 来 控 制 电磁 场 的方 向 ］ ， Ｓ ｃ ｈ ｕ ｒ ｉ ｇ等在 微波 频 段 设 计 和 验证 了 由超 材 料 制 成 的 电磁 隐 身斗篷 ｌ ＿ ３ ］ 。 电磁 隐 身斗篷 的问世 很 快 引起 了全 球 范 围 的科学 工作 者 对超 材料 构型 设计 和 功能 应 用 的 广 泛研 究 ， 除 了隐 身斗 篷、 电磁 透 明 体 ］ 、 电磁 聚 焦 器ｌ ＿ ５ ］ 、 电磁 外 斗 篷 ］ 、 可 调 谐 超 材 料 吸 收 器［ ８ 叩等 众
隐形斗篷作文500字
隐形斗篷作文500字英文回答：Cloaking devices, a staple of science fiction and fantasy literature, have long captivated imaginations. These hypothetical devices allow their wearers to become invisible to the naked eye, rendering them undetectable to their surroundings. The allure of such a technology is undeniable, promising unparalleled freedom and stealth. However, the concept of invisibility poses a host ofethical and practical challenges that must be carefully considered.From a legal and ethical standpoint, cloaking devices would raise significant concerns about privacy and security. The ability to move about unseen could facilitate criminal activities, such as espionage, theft, and assassination. Individuals could potentially violate others' privacy by observing them without their knowledge or consent. The proliferation of such devices would erode trust andundermine social norms.Moreover, cloaking devices would necessitate advancements in various scientific fields to become practical. One significant challenge lies in manipulating light and other forms of electromagnetic radiation to effectively conceal an object. Current technologies fall short in this regard, as they can only achieve partial invisibility or operate within limited frequency ranges. Additionally, wearers would need to contend with the physiological effects of being invisible, such as sensory deprivation and potential psychological consequences.Despite the allure of cloaking devices, it is essential to weigh their potential benefits against their ethical and practical drawbacks. While they hold the promise of enhancing stealth and providing certain advantages, their use must be carefully regulated and their potential implications fully understood before they become a reality.中文回答：隐形斗篷，作为科幻和奇幻文学中的常见元素，长期以来一直吸引着人们的想象力。
电磁场巴比涅原理
电磁场巴比涅原理小伙伴们！今天咱们来聊聊电磁场里超级有趣的巴比涅原理。
你看啊，电磁场就像一个充满神秘魔法的世界，而巴比涅原理呢，就像是这个世界里的一个小秘密通道。
想象一下，你在一个满是电磁现象的迷宫里，突然发现了这个原理，就好像找到了一把神奇的钥匙。
那这个巴比涅原理到底是啥呢？简单来说，它就像是电磁场里的一对互补兄弟。
比如说，有一个屏，这个屏上面有孔，那它的互补屏呢，就是把原来有孔的地方变成实体，原来实体的地方变成孔。
就像是玩拼图，一块拼图和它周围空缺的部分刚好互补。
这两个屏啊，在电磁场里有着很奇妙的关系。
当光或者电磁波遇到这样的互补屏的时候，就会出现一些超级有趣的现象。
你想啊，电磁波就像一群调皮的小精灵，它们碰到普通的屏就会有自己的反应，可是碰到互补屏的时候，它们就像是在玩一种特殊的游戏。
如果我们知道了其中一个屏对电磁波的作用，那么根据巴比涅原理，我们就能很轻松地算出另一个互补屏对电磁波的作用。
这就像是你知道了一个双胞胎中的一个人的习惯，那你就能猜到另一个人的习惯差不多是相反又相关的。
比如说在光学里，我们可以用巴比涅原理来理解一些衍射现象。
衍射就像是电磁波在经过障碍物或者小孔的时候，它们不再乖乖地走直线，而是像水波纹一样散开。
如果是一个有小孔的屏产生的衍射图案，那根据巴比涅原理，它的互补屏产生的衍射图案就像是和它有某种对称关系。
就好像这两个衍射图案在互相呼应，一个说“我在这儿这样扩散”，另一个就说“那我就在这儿那样扩散”。
再说说在电磁隐身方面的应用吧。
这就更酷了，我们可以利用巴比涅原理来设计一些特殊的结构，让物体在电磁场里像是穿上了隐身衣一样。
就像哈利·波特的隐形斗篷，不过这是电磁版的哦。
通过巧妙地设计互补结构，让电磁波在物体周围的传播变得很奇特，这样就可以让探测器之类的东西发现不了这个物体。
不过呢，巴比涅原理也不是那么容易完全掌握的。
有时候那些电磁波就像是一群调皮捣蛋的小鬼，会做出一些出乎我们意料的事情。
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电磁隐身斗篷
光信息81 胥頔 08095025
基本原理
• 电磁隐身是指通过缩减目标的散射截面来 降低目标的可探测性 • 人之所以能看见各种各样的东西，是因为 光照射到这些东西上后被阻挡，并反射到 人的眼睛。电磁波在各向异性的非均匀介 质中传播，行为类似在弯曲空间运动。如 果选择合适的人工特异材料，它就会沿设 计方向前进，很少反射，形成隐身。
军事作用
• 电磁隐身可大大提高武器装备的突防能力 和生存率，在现代战争中具有极其重要的 意义。比如，电磁隐身可降低敌方雷达作 用距离，使敌方雷达盲区加大，预警时间 缩短，从而提高自身武器装备的突防能力 和生存率
电磁隐身斗篷的研究ห้องสมุดไป่ตู้展
• 2000 年, Smit h 等人利用金属铜的开环共振器和导线组成 二维周期性结构,首次在实验室制造出微波频段具有负介 电常数和负磁导率的介质材料,引起科学界的轰动。 • 英国物理学家Pendry等人发现的电磁斗篷是一个非常有趣 的现象,即通过改变超材料介电常数和磁导率的空间分布 可以灵活地控制电磁场的方向,从而导致通过电磁场的方 法不能检测到斗篷内物体的存在。它突破了传统隐身技术 的设计思路，使得“完全隐身”成为可能，引起了国际电 磁学和光学界的广泛兴趣。 • 2006 年,Le2onhardt 等人采用变换二维Helmholtz 方程的 方法亦得到类似的结果,并创建了基于广义相对论的描述 完美透镜、完美电磁斗篷和视界等现象的统一理论。 • Schurig 等人在微波频段实验证明了超材料电磁斗篷的存 在。
电磁隐身斗篷的基本原理
• 其基本思路是基于Maxwell方程组在不同空间下的形式不 变性，将虚拟空间中的一个实心区域压缩变换到物理空间 (现实空间)中的一个空心区域，该空心区域具有特定的各 向异性非均匀介电常数和磁导率，就是要设计的隐身斗篷。 • 在物理空间中得到一个球壳状的隐身斗篷，它具有如下两 个特点： • (1)电磁波一旦进入壳中，就会围绕着壳中的空心区域前进， 而不会进人该区域。因此电磁波不会与隐藏在壳内的物体 发生任何相互作用。 • (2)当电磁波从壳中穿出时，总回到它原来的路径并沿着该 路径前进。因此，斗篷对壳外的电磁波不会产生任何扰动， 既不反射散射电磁波，也不吸收电磁波，也不产生阴影效 应。由以上两个特点可知，无论斗篷里隐藏着什么物体， 理论上斗篷对外部入射电磁波的散射截面在各方向上都为 零，从而实现真正意义上的完全隐身。
• 2007 年,Weder[12 ] 提出了电磁斗篷的高阶严格分 析方法; • Alitalo 等人采用传输线网络法研究了电磁斗篷的电 磁特性; • Chen 等人采用射线法研究了理想电磁斗篷的群速 和能量输运速度的分布。 • 最近, Cummer 和Ma 等人分别采用有限元法分析 了圆柱和椭圆柱超材料斗篷的电磁特性 • Rahm 等人用同样的方法分析了正方形柱斗篷的电 磁特性。 • 杨晶晶等人利用有限元分析软件Comsol Multip hysics 分析了超材料介电常数偏差、磁导率偏差和 损耗对电磁斗篷场分布的影响,并讨论了在电磁斗 篷内放置不同电磁特性的物体时斗篷外电场分布的 变化。
实现手段
人工电磁材料的介电常数和磁导率可以 通过对其单元结构的设计来灵活控制，因 此自然成为隐身斗篷的最佳实现手段。 比如：超材料，包括双负材料、单负材 料、手性材料、理想磁导体和理想电导体 等
结论
• 隐身技术只能实现在一定的频率上隐形。电磁波 从频率上可以分为不同的波段，其中某一波段可 以被肉眼看到，那就是光波。肉眼看不到的隐身 衣虽然在光波频率范围内能够实现隐形，但是用 其他频段的电磁波还是可以探测到。同样道理， 能逃过雷达监测的隐形飞机，用肉眼却是可见的， 即在光波下不能实现隐形。 • 电磁隐身斗篷突破了传统隐身技术的设计思路， 使得“完全隐身”的实现成为可能。但这方面的 研究尚处于起步阶段，还有许多工作值得深入研 究，比如：如何拓宽电磁隐身斗篷的工作带宽， 如何实现各向异性非均匀人工电磁材料特性参数 的灵活准确控制，如何降低斗篷隐身特性对其介 电和磁导率张量变化的敏感性等等。