空气中一维声栅对微粒的声操控

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黄先玉, 蔡飞燕, 李文成, 郑海荣, 何兆剑, 邓科, 赵鹤平. 2017: 空气中一维声栅对微粒的声操控, 物理学报, 66(4): 167-173. doi: 10.7498/aps.66.044301
引用本文: 黄先玉, 蔡飞燕, 李文成, 郑海荣, 何兆剑, 邓科, 赵鹤平. 2017: 空气中一维声栅对微粒的声操控, 物理学报, 66(4): 167-173. doi: 10.7498/aps.66.044301
2017: Acoustic manipulation of particles by a resonant one-dimensional grating in air, Acta Physica Sinica, 66(4): 167-173. doi: 10.7498/aps.66.044301
Citation: 2017: Acoustic manipulation of particles by a resonant one-dimensional grating in air, Acta Physica Sinica, 66(4): 167-173. doi: 10.7498/aps.66.044301

空气中一维声栅对微粒的声操控

Acoustic manipulation of particles by a resonant one-dimensional grating in air

  • 摘要: 本文对一维空气声栅表面微粒受到的声辐射力进行了详细的理论研究.首先采用有限元方法研究一维声栅的透射性质及表面声场分布,然后将有限元与动量张量积分结合研究处于一维声栅表面微粒受到的声辐射力特征.声栅共振透射增强是表面周期衍射波与狭缝Fabry-Perot共振耦合形成的,并且与声栅周期和厚度密切相关.研究发现,当共振波长与声栅周期相当时,微粒在其表面可受到指向声栅板面的声吸引力;当共振波长为声栅周期的二倍及以上,微粒可受到指向狭缝中的吸引力,且强度远小于第一种情况的吸引力.因此,在声栅处于共振波长与周期相当的共振模式时,可以在空气中利用声栅表面操控、吸引和排列微粒.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-02

空气中一维声栅对微粒的声操控

  • 吉首大学物理与机电工程学院, 吉首 416000;中国科学院深圳先进技术研究院, 劳特伯生物医学成像中心, 深圳 518055
  • 中国科学院深圳先进技术研究院, 劳特伯生物医学成像中心, 深圳 518055
  • 吉首大学物理与机电工程学院,吉首,416000

摘要: 本文对一维空气声栅表面微粒受到的声辐射力进行了详细的理论研究.首先采用有限元方法研究一维声栅的透射性质及表面声场分布,然后将有限元与动量张量积分结合研究处于一维声栅表面微粒受到的声辐射力特征.声栅共振透射增强是表面周期衍射波与狭缝Fabry-Perot共振耦合形成的,并且与声栅周期和厚度密切相关.研究发现,当共振波长与声栅周期相当时,微粒在其表面可受到指向声栅板面的声吸引力;当共振波长为声栅周期的二倍及以上,微粒可受到指向狭缝中的吸引力,且强度远小于第一种情况的吸引力.因此,在声栅处于共振波长与周期相当的共振模式时,可以在空气中利用声栅表面操控、吸引和排列微粒.

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