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1、负折射率材料的特点及其应用,1968年,1996年,2000年,英国的Pendry从理论上证明了负折射率材料的可存在性,美国的Smith等制作了世界上第一块负折射率材料,苏联物理学家 Victor Veselago首次提出负折射率的概念,负折射率介质简介,负折射率定义,负折射率材料也称为左手材料（left handed medium），简写为LHM。指的是介电常数、磁导率、折射率n同时为负的介质。介质中电场、磁场和波矢三者构成左手关系，波的折射不遵循斯涅尔（Snell）定律。,理论分析,AC、BE为波前，有此式被称为Snell定律。,理论分析,在Snell定律中，定义但是在一般条件下，有 这个
2、负号不能随意去掉，也就是说负折射率不违背理论,理论分析,从麦克斯韦方程组的旋度公式来看， 当0时，矢量，磁感应强度 和波矢 遵循右手规则；然而当0时，波传播方向发生反转，与能流方向 相反，此时的 遵循左手规则。,理论分析,常规材料射入到负折射率材料的光线情况,负折射介质（NIM）制作的透镜与常规介质（PIM）透镜 有完全相反的效果，这是由它本身的性质决定的,负折射率材料的反常规现象,负折射率材料的反常规现象,在NIM材料中，光源远离我们时光的波长变短，发生蓝移；而靠近我们时光的波长会增加，发生红移。这是因为在NIM中能量的传播方向和波矢方向正好相反。,负折射率材料的反常规现象,Goss-Han
3、chen位移就是在两种介质的分界面上，若入射光束被界面全反射，反射光束在界面上相对于几何光学预言的位置有一个很小的横向位移，且位移沿光的传播方向。,Goss-Hanchen位移是由于在低折射率区的倏逝波把入射光束能量沿着反射界面传输引起的。位移的大小仅仅与两种介质的相对折射率以及入射光束的方向有关。在两种PIM介质的分界面上，能量将向右传输，横向位移向右；但是，当光束由PIM入射到NIM中，且发生全反射，在NIM中，能流方向与波矢方向相反，导致横向位移会向左。,负折射率材料的反常规现象,负折射率材料的反常规现象,高速带电粒子在非真空的透明介质中穿行，当粒子速度大于光在这种介质中的相速度时，就会
4、激发电磁波。这种现象就叫做Cerenkov辐射。,负折射率材料的反常规现象,光压就是射在物体上的光对物体所产生的压力。 一束入射的平面单色光波可以看作是光子流，其中每个光 子携带的动量p=hk。假设光束在介质表面发生全反射。,应用前景及可能性,用一块NIM平板构成一块透镜，用此平板棱镜成像时， 虽然NIM的损耗和透镜的厚度的因素都会影响到亚波长 的成像分辨率。但是，相比常规透镜NIM的成像分辨率 已经大大提高。 “超透镜”可以应用于提高分辨率，用于医学成像等。还 可以大幅度提高光学存储器的存储容量。,但是就目前人类所掌握的技术来说是根本达不到的。,视觉隐身的原理实际上是引导光波等“转向”。这一设想 刚好符合NIM的特性，所以人们希望通过对NIM的研究 来制备出像哈利波特中一样的隐身衣。,谢谢大家！,
