Науменков_ред_1

1. Управление звуком: поворот фронта акустической волны в метаматериале

Выполнил: ученик 11 «И» класса, школы им.
А.Н.Колмогорова Науменков Илья
Руководители: к.ф.-м.н., доцент Одина Н.И.
н.с. Кокшайский И.Н.
Москва 2026

2.

Метаматериалы
Метаматериалы – это искусственно созданные
структуры из ячеек малых волновых размеров
(«метаатомов»), которые могут иметь свойства,
которые не встречаются в природе.
Необычные свойства акустических метаматериалов:
• отрицательный коэффициент преломления
• сверхразрешение выше дифракционного предела
• формирование запрещенных зон
• одностороннее распространение звука
(«акустический диод»)
• управление фронтом волны

3.

Виды и применение метаматериалов
• Лабиринтные. Внутри материала прорезаны узкие
извилистые каналы, из-за которых волна вынуждена
идти не по прямой. В итоге она запаздывает и создает
нужную фазовую задержку.
• Резонансные. Резонаторы Гельмгольца
представляет собой полость с узким горлышком,
которая резонирует с волной на определенной частоте
и изменяет характер ее распространения.
• Градиентные (с плавным изменением параметров
материала).
Применение:
• звукопоглощение
• фокусировка звука
• фильтрация нужных частот
• звуковая экранировка («плащ-невидимка»)

4.

Цель работы
Расчёт двух вариантов акустического метаматериала для управления
волнами в твёрдых телах:
а) поворачивающего фронт волны на заданный угол
б) фокусирующего акустический пучок на заданном расстоянии

5.

Планируемый метаматериал
Планируемый метаматериал будет состоять из массива
«синусоидальных» модулей-кирпичиков, каждый из
которых нужной величине изгиба будет задерживать
распространяющуюся волну на нужное время.
Комбинируя кирпичики с разной геометрией, можно
изменять фронт волны.
Форма одного элемента метаматериала

6.

Управление волной с
помощью фазовой задержки
волновой фронт от
точки A
C
Фазовая задержка показывает отставание
волны по фазе
Δ