负折射率介质.ppt

上图是折射率与频率的关系(蓝实线为Tenflon，黑实线为LHM)．当f＝10．2—10，8GHz时，LHM处在负折射率频区，且高度色散性．总之，Veselago在32年前的预测得到了证明． 返回 * 1、隐身技术 要实现材料的隐身，最关键的技术就是制造出能扭曲可见光波的材料，只要制造出性能合适的材料，实用的“隐身衣”完全可能在近期问世，因此，能使光波“弯曲”的负折射率材料在实验上的成功合成，为可见光的区的隐身技术提供了关键性的基础。  * 在负折射率材料中，电场、磁场和波矢方向遵守“左手”法则，而并非常规材料中的“右手”法则。当光从具有正折射率的材料（常规材料）入射到具有正折射率材料的界面时，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，这是我们所熟知的结果。而当光从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界面时，光的折射与常规折射相反，入射光线和折射光线处在于界面法线方向同一侧，也就是说，在这种材料中，光出现了异常传播，出现了扭曲的现象。  * 2、光学器件上的应用 负折射介质的一个重要应用是透镜成像。理论和实验均表明，所制备的准晶光子平板结构确实能够对从点光源发出的电磁波起会聚和成像作用。而且，所成的像可在近场区域之外，像距随物距的增大而线性增大，这些特征和一个理想的折射率为-1的介质平板的折射和成像行为十分吻合，充分表明了所制备的准晶光子结构具有优良的负折射性质。 * 负折射介质最引人注目的地方是它们能够放大倏逝波，从而实现“超透镜效应”，极大地提高了透镜成像的分辨率。这将在核磁共振成像、光存储和超大规模集成电路中的光刻技术等诸多方面得到应用。  * 利用光在负折射率材料中异常的传播现象，在今天我们能用一块平板玻璃就能构成一块透镜，利用负折射率材料的这个特性可以制造平面近视眼镜。我们知道，用常规材料制作眼镜，为了进行不失真的成像，眼镜片必须做成弧线形状，而负折射率材料由于对光线的偏折方向相反，所以可以做成平面镜片，不失真并且保持超高的分辨率。  * 3、在其它方面的应用 根据负折射率材料不同凡响的特性，科学家已预言可以应用于通讯系统以及资料储存媒介的设计上，用来制造更小的移动电话或者是容量更大的储存媒体；等效的负折射媒质电路可以有效减少器件的尺寸，拓宽频带，改善器件的性能。未来，负折射率材料将会在无线通信的发展中起到不可忽略的作用。 返回 * 结束语 负折射率介质仍是当今国际科学研究的课题之一。虽然现在已有很多关于负折射率的研究，但是从各方面的反映来看，研究成果论点不一，争议较大。负折射率仍然有着强大的吸引力，好多东西还值得研究，弄清其内在的性质必然会为人类造福的。 * 光学课件 2009.4.2 * 负折射率介质简介 * 一、负折射的定义及性质 二、负折射的电磁学解释 三、负折射材料的制备 四、负折射材料的应用前景 五、总结 * 负折射引言 　 负折射现象是俄国科学家Veselago 在1968 年提出的：当光波从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界面时，光波的折射与常规折射相反，入射波和折射波处于界面法线方向同一侧。直到本世纪初这种具有负折射率的材料才被制备出来。这种材料由金属线和非闭合金属环周期排列构成，也被称为metamaterial。在这种材料中，电场、磁场和波矢方向遵守“左手”法则，而非常规材料中的“右手”法则。因此，这种具有负折射率的材料也被称为左手材料，光波在其中传播时，能流方向与波矢方向相反。英国科学家Pendry 提出折射率为-1的一个平板材料可以作为透镜实现完美成像，可以放大衰势波使成像的大小突破光学衍射极限。负折射现象实验和超透镜提出时引起极大的争议，因为这些概念违反人们的直觉。 * 1、什么是负折射率及左手性介质 右手性介质（常规介质）——介质中电场、磁场和波矢三者构成右手关系，波的折射遵循斯涅尔（Snell）定律。 左手性介质（负折射率介质）——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。 * 斯涅尔定律 斯涅尔定律：即折射定律，由荷兰数学家斯涅尔发现，是在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。当光由第一媒质（折射率n1）射入第二媒质（折射率n2）时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。实验指出：（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；（3）入射角