Một số vật liệu chiral được dùng làm vật liệu tàng hình. Mình không chuyên về vật lý nên không hiểu tại sao vật liệu chiral lại có khả năng hấp thụ sóng điện từ. Muốn đo sự hấp thụ sóng điện từ thì cần phải làm như thế nào (mẫu, thiết bị)? Mong mọi người chỉ dẫn. Thanks.
Hi,
Thuật từ “tàng hình” ở đây là nói đến sự không thể phát hiện hay định vị được bằng kỹ thuật sóng radar tầm trung nhưng không cho radar dùng hiệu ứng Doppler tầm ngắn.
Về điều này, nguyên lý cơ bản và lý tưởng của “vật liệu tàng hình” là khi có một sóng điện từ được phát ra từ một nguồn phát đến vật liệu này ( sóng viba của radar chẳng hạn), sóng này sẽ không bị phản xạ lại nguồn thu.
Điều này dẫn ra hai yếu tố để ngăn cản không cho có sóng phản xạ là:
-
Hình thù của vật thể cấu thành từ vật liệu: hình thù càng gồ ghề chừng nào , càng có nhiều ô lõm hay góc nhọn thì sự tán xạ và nội phản xạ càng tăng.
-
Bản chất bề mặt vật liệu: vật liệu có khả năng hấp thu năng lượng sóng mặt cao và chuyển hóa thành năng lượng dao động nhiệt nội phân tử hay tĩnh điện ngay lập tức thì khả năng tiêu tán năng lượng sóng tới càng tốt.
Kết hợp hai yếu tố trên, năng lượng sóng phản xạ thấp, sự phát tán cao sẽ làm cho nguôn thu không nhận rõ được nguồn phản xạ. Trên màn hình radar sẽ thấy như một điểm rất nhỏ hoặc bị nhòe mờ.
Đó là cách ứng dụng trong kỹ thuật quân sự.
Như vậy, không chỉ riêng nano particle kim loại, tất cả các vật liệu khác nếu có khả năng chuyển hóa năng lượng như trên cùng với sự kết hợp sáng tạo thiết kế góc cạnh và các lớp sơn phủ trên các thân, vùng máy bay sẽ giúp máy bay “tàng hình” trước radar đối phương.
Hiện nay kết hợp nanocarbon + hạt nano nikel/ sắt trong lớp phủ epoxy hay ceramic hữu cơ là một trong các loại sơn đang được dùng cho các máy bay quân sự.
Vật liệu chiral của bạn có thể có khả năng về chuyển hóa năng lượng sóng viba nhờ dao động phân tử sinh nội nhiệt hoặc kết hợp tốt các nhóm chức của nó với các thành phấn vô cơ khác giúp tăng cùng sự truyền dẫn năng lượng hấp thu.
Thân
Teppi
Nhân tiện giới thiệu hiêu ứng Doppler với bà con, 1 thuật ngữ khá quen thuộc, bài viết từ wikipedia The Doppler effect (or Doppler shift), named after Austrian physicist Christian Doppler who proposed it in 1842, is the change in frequency of a wave for an observer moving relative to the source of the waves. It is commonly heard when a vehicle sounding a siren (còi xe) approaches, passes and recedes (nhỏ dần) from an observer. The received frequency is higher (compared to the emitted frequency) during the approach, it is identical at the instant of passing by, and it is lower during the recession. For waves that propagate (truyền) in a medium (trung gian), such as sound waves, the velocity of the observer and of the source are relative to the medium in which the waves are transmitted. The total Doppler effect may therefore result from motion of the source, motion of the observer, or motion of the medium. Each of these effects is analyzed separately. For waves which do not require a medium, such as light or gravity in general relativity, only the relative difference in velocity between the observer and the source needs to be considered.
Applications
A stationary microphone records moving police sirens at different pitches (cao độ) depending on their relative direction.
Sirens
The siren on a passing emergency vehicle will start out higher than its stationary pitch, slide down as it passes, and continue lower than its stationary pitch as it recedes from the observer. Astronomer (nhà thiên văn học) John Dobson explained the effect thus:
<DL><DD>“The reason the siren slides is because it doesn’t hit you.” </DD></DL>In other words, if the siren approached the observer directly, the pitch would remain constant (as v<SUB>s, r</SUB> is only the radial component) until the vehicle hit him, and then immediately jump to a new lower pitch. Because the vehicle passes by the observer, the radial velocity does not remain constant, but instead varies as a function of the angle between his line of sight and the siren’s velocity:
<DL><DD>
</DD></DL>where v<SUB>s</SUB> is the velocity of the object (source of waves) with respect to the medium, and θ is the angle between the object’s forward velocity and the line of sight from the object to the observer.
Astronomy
Redshift of spectral lines in the optical spectrum of a supercluster of distant galaxies (right), as compared to that of the Sun (left).
The Doppler effect for electromagnetic waves such as light is of great use in astronomy and results in either a so-called redshift or blue shift. It has been used to measure the speed at which stars and galaxies are approaching or receding from us, that is, the radial velocity. This is used to detect if an apparently single star is, in reality, a close binary and even to measure the rotational speed of stars and galaxies. The use of the Doppler effect for light in astronomy depends on our knowledge that the spectra of stars are not continuous. They exhibit absorption lines at well defined frequencies that are correlated with the energies required to excite electrons in various elements from one level to another. The Doppler effect is recognizable in the fact that the absorption lines are not always at the frequencies that are obtained from the spectrum of a stationary light source. Since blue light has a higher frequency than red light, the spectral lines of an approaching astronomical light source exhibit a blue shift and those of a receding astronomical light source exhibit a redshift. Among the nearby stars, the largest radial velocities with respect to the Sun are +308 km/s (BD-15°4041, also known as LHS 52, 81.7 light-years away) and -260 km/s (Woolley 9722, also known as Wolf 1106 and LHS 64, 78.2 light-years away). Positive radial velocity means the star is receding from the Sun, negative that it is approaching.
Temperature measurement
Another use of the Doppler effect, which is found mostly in plasma physics and astronomy, is the estimation of the temperature of a gas (or ion temperature in a plasma) which is emitting a spectral line. Due to the thermal motion of the emitters, the light emitted by each particle can be slightly red- or blue-shifted, and the net effect is a broadening of the line. This line shape is called a Doppler profile and the width of the line is proportional to the square root of the temperature of the emitting species, allowing a spectral line (with the width dominated by the Doppler broadening) to be used to infer the temperature.
Radar
Main article: Doppler radar The Doppler effect is used in some types of radar, to measure the velocity of detected objects. A radar beam is fired at a moving target — e.g. a motor car, as police use radar to detect speeding motorists — as it approaches or recedes from the radar source. Each successive radar wave has to travel farther to reach the car, before being reflected and re-detected near the source. As each wave has to move farther, the gap between each wave increases, increasing the wavelength. In some situations, the radar beam is fired at the moving car as it approaches, in which case each successive wave travels a lesser distance, decreasing the wavelength. In either situation, calculations from the Doppler effect accurately determine the car’s velocity. Moreover, the proximity fuze, developed during World War II, relies upon Doppler radar to explode at the correct time, height, distance, etc.
Medical imaging and blood flow measurement
An echocardiogram (siêu âm tim) can, within certain limits, produce accurate assessment of the direction of blood flow and the velocity of blood and cardiac tissue at any arbitrary point using the Doppler effect. One of the limitations is that the ultrasound beam should be as parallel to the blood flow as possible. Velocity measurements allow assessment of cardiac valve (van tim) areas and function, any abnormal communications between the left and right side of the heart, any leaking of blood through the valves (valvular regurgitation), and calculation of the cardiac output. Contrast-enhanced ultrasound using gas-filled microbubble contrast media can be used to improve velocity or other flow-related medical measurements. Although “Doppler” has become synonymous with “velocity measurement” in medical imaging, in many cases it is not the frequency shift (Doppler shift) of the received signal that is measured, but the phase shift (when the received signal arrives). Velocity measurements of blood flow are also used in other fields of medical ultrasonography, such as obstetric ultrasonography and neurology. Velocity measurement of blood flow in arteries and veins based on Doppler effect is an effective tool for diagnosis of vascular (mạch) problems like stenosis (chứng hẹp mạch máu).<SUP class=reference id=cite_ref-3>[4]</SUP>
Flow measurement
Instruments such as the laser Doppler velocimeter (LDV), and acoustic Doppler velocimeter (ADV) have been developed to measure velocities in a fluid flow. The LDV emits a light beam and the ADV emits an ultrasonic acoustic burst (vỡ thính giác !!! not sure), and measure the Doppler shift in wavelengths of reflections from particles moving with the flow. The actual flow is computed as a function of the water velocity and face. This technique allows non-intrusive flow measurements, at high precision and high frequency.
Velocity profile measurement
Developed originally for velocity measurements in medical applications (blood flows), Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV) can measure in real time complete velocity profile in almost any liquids containing particles in suspension such as dust, gas bubbles, emulsions. Flows can be pulsating (rung động), oscillating(dao động), laminar (phiến mỏng) or turbulent (hỗn loạn), stationary or transient (tạm thời). This technique is fully non-invasive(không lan tràn).
Underwater acoustics
In military applications the Doppler shift of a target is used to ascertain the speed of a submarine using both passive and active sonar systems. As a submarine passes by a passive sonobuoy, the stable frequencies undergo a Doppler shift, and the speed and range from the sonobuoy can be calculated. If the sonar system is mounted on a moving ship or another submarine, then the relative velocity can be calculated.
Audio
The Leslie speaker, associated with and predominantly used with the Hammond B-3 Organ, takes advantage of the Doppler Effect by using an electric motor to rotate a horn around a speaker continuously, rapidly alternating the received frequency of a keyboard note.
Vibration Measurement
A Laser Doppler Vibrometer (LDV) is a non-contact method for measuring vibration. The laser beam from the LDV is directed at the surface of interest, and the vibration amplitude (biên độ sóng)and frequency are extracted from the Doppler shift of the laser beam frequency due to the motion of the surface.
Một vật liệu hiện nay đang được nghiên cứu và ứng dụng để " tàng hình" dùng trong quân sự đó là polymer dẫn. Sau đây là một trích đoạn nhỏ trong Chương 1 sách " Vật liệu tiên tiến: Từ polymer dẫn điện đến ống than Nano" của tác giả Trương Văn Tân, Tủ sách kiến thức, Nhà xuất bản trẻ. " Polymer dẫn điện có thể hấp thụ vi ba (microwave absorption). Vi ba là sóng điện từ có độ dài sóng ở đơn vị cm và tần số ở giga-hertz (GHz). Thí dụ, lò vi ba (microwave oven) gia dụng có sóng điện từ ở tần số 2,45GHz. Vi ba được dùng trong radar dân sự và quân sự ở nhiều tần số khác nhau. Độ dẫn điện của polymer dẫn điện có thể điều chỉnh để “hút” radar ở những tần số khác nhau. Khái niệm này đưa đến cách thiết kế vật liệu"tàng hình". Độ dẫn điện có thể được điều chỉnh thật thấp biến polymer dẫn điện thành polymer cách điện. Khi ở trạng thái cách điện thì radar sẽ bị phản hồi (reflection). Như vậy, chúng ta có một vật liệu hư hư thật thật. Chiến lược gia Tôn Tử vào thời Xuân Thu Chiến Quốc (2500 năm trước) đã từng bảo “Việc binh là việc giả dối”, mà polymer dẫn điện có thể dùng vào “việc giả dối” một cách tài tình. Trong thời bình, vật liệu này được biến thành vật cách điện có thể xử sự như một vật liệu “ngu si” phản hồi radar của đối phương. “Thánh nhân giả khù khờ”. Trong thời chiến, do sự điều chỉnh nâng cao độ dẫn điện vật liệu trở nên “thông minh” hấp thụ radar. Kết quả là trên màn hình radar của đối phương, ta sẽ “hiện hình” trong thời bình và “tàng hình” ".