本文關(guān)鍵詞：基于電流變材料的二維聲子晶體中的聲學(xué)研究狄拉克顫動(dòng)效應(yīng)

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【摘要】：Zitterbewegung(ZB)現(xiàn)象是一種狄拉克電子的快速振蕩的行為,起源于正負(fù)能量態(tài)的狄拉克電子的相互干涉,因其振幅非常小,接近康普頓波長(zhǎng)2110/-mch?和振蕩頻率非常高,所以很難觀察到狄拉克電子的ZB振蕩行為,但近年有研究發(fā)現(xiàn)聲波在聲子晶體內(nèi)傳播也存在著這種現(xiàn)象。Electrorheological(簡(jiǎn)稱ER,電流變液)材料由于其粘彈性能夠隨著外加電場(chǎng)的改變而改變,這一特殊性質(zhì)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。將電流變液材料引入聲子晶體中并作為基底材料,這為智能控制聲子晶體帶隙提供了可能性。本論文是以環(huán)氧樹脂為散射體,ER材料為基質(zhì)形成的二維聲子晶體為研究對(duì)象,研究在這種可調(diào)控聲子晶體中的狄拉克顫動(dòng)現(xiàn)象。主要從以下三個(gè)方面展開研究。首先,考慮彈性波垂直入射這種二維聲子晶體,發(fā)現(xiàn)在這種聲子晶體中存在ZB振蕩行為,同時(shí)能夠通過改變外加電壓的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)ZB振蕩周期和振幅的調(diào)控。其次,研究了彈性波斜入射到這種聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)隨著斜入射角度的增加,與報(bào)道過的情況相比,整個(gè)能帶結(jié)構(gòu)向高頻運(yùn)動(dòng)緩慢,這能解決彈性波斜入射下的聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)向高頻運(yùn)動(dòng)造成的目標(biāo)禁帶消失的問題。最后,研究了彈性波斜入射對(duì)這種聲子晶體的狄拉克顫動(dòng)的影響,分析了在斜入射情況下產(chǎn)生ZB的條件,發(fā)現(xiàn)在斜入射沿軸向歸一化波矢z?小于1時(shí),存在明顯的ZB振蕩現(xiàn)象,當(dāng)沿軸向歸一化波矢z?大于2的情況實(shí)際是子波包的產(chǎn)生和消失的行為并非ZB振蕩的行為。研究工作為智能探測(cè)ZB振蕩的行為提供了理論依據(jù),同時(shí)也對(duì)其他領(lǐng)域的Zitterbewegung現(xiàn)象研究具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 能帶結(jié)構(gòu) ZB振蕩 電流變液材料 彈性波垂直入射 彈性波斜入射
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O735
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 電流變液及其研究進(jìn)展8-10
• 1.3 聲子晶體及其研究進(jìn)展10-12
• 1.3.1 聲子晶體基本概念10-12
• 1.3.2 聲子晶體研究進(jìn)展12
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容和研究意義12-15
• 第2章 聲子晶體及二維聲子晶體的狄拉克顫動(dòng)的研究方法15-30
• 2.1 引言15-16
• 2.2 聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)研究方法16-24
• 2.2.1 彈性波波動(dòng)方程16-19
• 2.2.2 聲子晶體帶隙計(jì)算方法19-20
• 2.2.3 平面波展開法20-24
• 2.3 基于電流變液材料的二維聲子晶體的能帶理論24-27
• 2.3.1 基于電流變液材料的二維聲子晶體的彈性波垂直入射的能帶理論24-25
• 2.3.2 基于電流變液材料的二維聲子晶體的彈性波斜入射的能帶理論25-27
• 2.4 聲子晶體中聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)的理論研究方法27-30
• 第3章 基于電流變液材料的二維聲子晶體彈性波垂直入射的聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)的研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及討論30-42
• 3.2.1 基于電流變材料的二維聲子晶體的聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)30-33
• 3.2.2 外加電場(chǎng)強(qiáng)度及填充率對(duì)聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)效應(yīng)的影響33-42
• 3.3 本章總結(jié)42-44
• 第4章 基于電流變液材料的二維聲子晶體彈性波斜入射的能帶結(jié)構(gòu)的研究44-56
• 4.1 引言44-45
• 4.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和討論45-55
• 4.2.1 彈性波斜入射沿軸向波矢對(duì)能帶結(jié)構(gòu)影響45-48
• 4.2.2 電場(chǎng)強(qiáng)度和彈性波斜入射沿軸向波矢對(duì)完全禁帶的48-51
• 4.2.3 填充率和彈性波斜入射沿軸向波矢對(duì)完全禁帶的影響51-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 基于電流變液材料的二維聲子晶體彈性波斜入射的聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)研究56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果和討論56-66
• 5.2.1 在彈性波斜入射情況下聲學(xué)狄拉克顫動(dòng)現(xiàn)象的討論56-61
• 5.2.2 彈性波斜入射沿軸向波矢對(duì)狄拉克顫動(dòng)的暫態(tài)特性的影響61-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果73-74
• 致謝74

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