电磁学在影视作品中的应用
摘要：电磁超材料又称新型人工电磁材料，即超材料，是人工合成亚波长细胞结构的功能材料。通过合理设计材料的尺寸，有序排列结构单元，材料可以实现非自然材料的功能。它有许多新的电磁特性。本文还从电磁超材料在影视中的应用分析了其发展方向。主要方向是分析电磁超材料的隐身原理，以电影《隐形人》为例。
关键词：电磁学； 电磁超材料； 隐形
一、研究背景介绍
被称为新的人工电磁材料的电磁超材料是人工复合结构的功能材料。这种材料在电磁波的超控制能力方面尤其受到国内外科研人员的广泛关注，通过逻辑结构设计实现了不同天然物质的功能。veselago是调查这个领域的最初的研究者之一。1968年，他从理论上分析了电磁波的传播，预测了一些新而不同的现象。在介电常数和透射率小于0的介质中，电场和磁场和波矢量之间的关系显示出左手螺旋规则。这种现象被称为左手和其他物质的负折射。那个理论是小说，但是它没有发现自然的实际物理支持。因此，这个先驱者的理论性未在自然界中找到物理支撑[5]。
因此，这个创造性的理论研究停滞了20多年。J.B.Pendry教授等人在1990年代后期使用特殊的介电原子，实际上模仿了几个人工金属谐振单元、晶体，在其周期排列后直至实现微波带的负折射率。这个成果打破了左手材料的长期沉寂，给电磁领域的研空和发展带来了新的生机和活力[5]。
2001年，杜克大学谢尔比等基于上述研究成果进行了实证验证。在微波频段中，利用环形阵列和环形分裂的金属薄膜阵列来构建左手材料。这是一个突破性的实验研究。它引起了世界各国科学家的极大兴趣。两年后，它成为科学领域十大突破之一。2006年，Bendery教授提出了将电磁光学和超导材料转变为支撑材料的理论。隐形斗篷、电磁波抑制器、隐形地毯、隐形“门”等装置不断从科幻小说中“走出”，刷新人们对电磁场的认识。
基于广义斯奈尔定律。2011年，于南方等提出了电磁超曲面。它突破了传统超材料尺寸的限制，控制电磁波振幅、相位和极化的能力变得越来越重要。同时，加工和制备的便利性大大提高，有利于相关电磁器件的产业化。在对电磁超材料的深入研究中，如何更灵活有效地控制超材料的电磁特性，使可编程超材料满足时代的要求，成为人们关注的焦点。将变容二极管和MEMS等可控机制引入材料的单元结构中。电磁超磁致伸缩材料的引入和发展，对科学研究、军事、国防、电信等领域产生了深远的影响。随着科研方向的不断创新和技术手段的不断完善。基于超导材料的电磁器件将更加有效，在智能化、实用化、产业化更符合时代的要求。
隐身技术一直是人类的梦想。无数的文学作品创造了一种神奇的幻觉。传统的点几何隐身设计方法有两种。为了实现电磁波在特定方向上的散射，通常采用损耗介质或磁性材料来吸收电磁波。传统设备的性能主要受自然材料的限制，功能改进空间很小。电磁超导材料的出现打破了传统材料固有的瓶颈。为电磁材料的多样化控制提供了理论依据和物质支持。电磁超材料促进了微波吸收材料的优化设计。另一方面，从理论上提出了键合变换光学理论、电磁隐身斗篷和不同频段和结构的隐身垫。此外，不同团队也提出了主动隐身技术，并通过实验进行了初步验证。与此同时，量子隐身、纳米隐身、仿生隐身等新型隐身手段也在探索之中[8]。
二、隐身原理
1、散射相消
2009年，Alu提出了“外套”的概念。也就是说，利用阻抗表面覆盖目标，该表面由亚波长和周期性分布的金属图案组成，通过适当的设计，当入射电磁波产生表面电流时，可以抵消隐形物体的散射场。实现对目标的隐形效果。由于斗篷具有非公开和厚度可忽略的特性，克服了基于变换光学的隐形衣工作频率窄、材料参数难以实现等缺点，得到了广泛的应用。2005，宾夕法尼亚大学恩格塔提出了一种基于散射消除理论的等离子体隐身斗篷的设计思想。单个对象将产生散射，但如果该对象与另一个对象包裹，两个对象的总散射可能会相互抵消。在这种情况下，由这两个物体组成的系统可视为不可见。如图所示：采用散射相位消除法设计了隐身斗篷的理论模型。通过在球形散射体外部包裹相对介电常数小于1的球壳，抵消了耗散发射器TM（磁场垂直于径向）基本模式的散射。一般来说，介电常数小于1的外壳由等离子体材料制成。在其等离子体共振频率附近，覆盖物体的散射截面将显著减小，因此外部观察者将看不到目标物体。随后，该团队进一步对该技术进行了理论分析和仿真验证。2009年，engheta研究团队报告了第一种由各向异性介电材料实现的等离子体隐身斗篷。通过将金属翅片阵列浸入高介电常数液体中，他们创造了一个各向异性的介电等离子体外壳。[5]
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
