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把窗户开大一点 精选

已有 11475 次阅读 2008-7-23 21:14 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记| 变换光学

最近, 我的课题组开始做超异介质(Metamaterials)的研究。 当然, 开始阶段, 以学习为主, 组内的几个年轻人, 思想活跃, 干劲十足, 作为学习阶段的练习, 也做了几个小的工作。 其中的一个很有意思的工作是把窗户开得大一点。 这是组里的青年教师罗旭东博士首先想到的, 他注意到, 不论是房间, 还是飞机, 火车,开窗的主要目的是为了透光, 而通风则已经退居其次。 为了透光好, 就得把窗户开大一点, 这样势必就要占据墙上的很多地方。 那么,能不能想出一个方法, 使得比较小的窗户起到大窗户的作用呢? 他把这个想法在讨论中讲了,一位博士生陈焕阳觉得这个问题很有意思, 于是就回去开始设想一种超异物质来实现这个设想, 另一位大二的同学 张晓鹤也和陈焕阳一起在思考和计算, 经过几天的讨论, 实现这个想法的思路比较成熟了, 张晓鹤和陈焕阳做出了材料的设计, 同时利用有限元计算验证了这个设计, 从理论上实现了窗子开大一点的想法。 这一学习中的练习题做的很漂亮, 也比较完整, 整理成文后, 送交Optics Express, 很快就通过了审稿, 即将登出。

这是文章的链接, 在哪里还有几个动画演示。

http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?uri=oe-16-16-11764

  

图中示意了一个需要的窗户大小和利用超异材料作为“窗玻璃”的小窗户, 小窗户对于电磁波(光)的通透性质与大窗户是完全一样的, 如下面的图所示:

             

上面的两张图分别是光源发出的光和光源的光通过一个窗户的情况, 由有限元计算得到。

                                       



上面的第一图是一个小得多的窗户, 用了特异材料后, 其透光性质与前面的大窗户的情形几乎全同; 而第二个图是小的窗户, 没有加特异材料, 光几乎无法通过。

通过材料设计, 不仅可以实现电磁波的隐身, 旋转,... ...  ,也可以实现其它波如声波的类似性质。

 

 

 



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2 寸玉鹏 zhangxp

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