有關(guān)負(fù)折射率材料

有關(guān)負(fù)折射率材料請(qǐng)不要從網(wǎng)上COPY那些到處都是的資料，謝謝。1負(fù)折射率材老一般都是什么成分，結(jié)構(gòu)2材料目前有哪些缺點(diǎn)3改進(jìn)的辦法中國科學(xué)院網(wǎng)2005年7月12日?qǐng)?bào)道近日，由中國科學(xué)院物理所張道中研究員領(lǐng)導(dǎo)的光子晶體研究小組與北京師范大學(xué)物理系的張向東教授合作，在負(fù)折射介質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究方面取得突破。研究人員發(fā)現(xiàn)，十二重對(duì)稱的電介質(zhì)準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)負(fù)折射效應(yīng)，而且在某些性能上優(yōu)越于光子晶體負(fù)折射介質(zhì)。研究人員首先運(yùn)用精確的多重散射方法計(jì)算了具有十二重對(duì)稱性的準(zhǔn)周期排列的三氧化二鋁陶瓷圓棒構(gòu)成的光子結(jié)構(gòu)的透射譜，發(fā)現(xiàn)了光子帶隙的存在。這和周期排列的光子晶體結(jié)構(gòu)十分類似。進(jìn)一步的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率處于帶隙上頭的光束通過一個(gè)直角棱鏡的斜邊時(shí)，發(fā)生了明顯的負(fù)折射現(xiàn)象。從入射角和折射角的數(shù)值，以及折射公式，可以推斷出準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)的有效折射率的數(shù)值來。研究人員隨后開展了微波波段的實(shí)驗(yàn)測量，證實(shí)了理論預(yù)言。在某些頻率窗口，準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)的折射率可為理想值-1，而且空間色散小，接近各向同性材料。這和十二重對(duì)稱的準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)的高空間對(duì)稱性是相符合的。負(fù)折射介質(zhì)的一個(gè)重要應(yīng)用是透鏡成像。理論和實(shí)驗(yàn)均表明，所制備的準(zhǔn)晶光子平板結(jié)構(gòu)確實(shí)能夠?qū)狞c(diǎn)光源發(fā)出的電磁波起會(huì)聚和成像作用。而且，所成的像可在近場區(qū)域之外，像距隨物距的增大而線性增大，這些特征和一個(gè)理想的折射率為-1的介質(zhì)平板的折射和成像行為十分吻合，充分表明了所制備的準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的負(fù)折射性質(zhì)。由于所用的電介質(zhì)材料無吸收，可以預(yù)計(jì)，所研究的結(jié)構(gòu)可以直截了當(dāng)?shù)赝茝V到更加感興趣的可見光和紅外波段區(qū)域。上述的結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在6月24日的PhysicalReviewLetters上［Vol.94,247402,2005］。目前，研究人員正在深入探索這些準(zhǔn)晶光子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)負(fù)折射效應(yīng)的深層次的物理根源。據(jù)悉，近幾年來，負(fù)折射介質(zhì)由于其獨(dú)特新穎的物理性質(zhì)和誘人的應(yīng)用前景而獲得了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。負(fù)折射介質(zhì)指的是介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的介質(zhì)，這時(shí)介質(zhì)的折射率小于零。光從常規(guī)材料（正折射率介質(zhì)）入射到負(fù)折射介質(zhì)的界面時(shí)將發(fā)生負(fù)折射現(xiàn)象，折射光線與入射光線在界面法線的同側(cè)。負(fù)折射介質(zhì)改變了光波傳播的傳統(tǒng)圖像。在負(fù)折射介質(zhì)中，光波傳播的方向（即波矢方向），正好與能量傳播的方向相反，同時(shí)電場、磁場與波矢滿足左手規(guī)則（不同于傳統(tǒng)介質(zhì)中的右手規(guī)則）。負(fù)折射介質(zhì)最引人注目的地方是它們能夠放大倏逝波，從而實(shí)現(xiàn)'超透鏡效應(yīng)”，極大地提高了透鏡成像的分辨率。這將在核磁共振成像、光存儲(chǔ)和超大規(guī)模集成電路中的光刻技術(shù)等諸多方面得到應(yīng)用。目前理論和實(shí)驗(yàn)報(bào)道的負(fù)折射效應(yīng)都局限于周期性人工微結(jié)構(gòu)材料，典型的有由金屬導(dǎo)線陣列和有缺口的環(huán)形共振器組成的周期陣列和由電介質(zhì)材料周期排列成的光子晶體。前者只能工作在微波波段，而后者的工作波段可延伸到可見光和紅外區(qū)域?？偟膩碚f，在這些周期性結(jié)構(gòu)中，晶格點(diǎn)陣的Bragg散射起著重要的作用。負(fù)折射效應(yīng)可以說是非均勻媒質(zhì)對(duì)電磁波的復(fù)雜集體響應(yīng)行為的等效表觀現(xiàn)象。據(jù)報(bào)道，德國的一個(gè)研究小組構(gòu)造出了一種對(duì)可見光具有負(fù)折射率的奇異材料，這項(xiàng)驗(yàn)證可能會(huì)為“隱身斗篷”的研究帶來進(jìn)一步的突破，下面是有關(guān)負(fù)折射率材料隱身技術(shù)的更多的詳細(xì)資料。、隱身原理視覺隱身的原理實(shí)際上是引導(dǎo)光波等“轉(zhuǎn)向”，或者是說引導(dǎo)光波“彎曲”。人之所以能看到物體，是因?yàn)槲矬w阻擋了光波通過，如果有一種材料涂在物體表面，能引著被物體阻擋的光波“繞著走”，那么光線就似乎沒有受到任何阻擋，在觀察者看來，物體就似乎變得“不存在”了，就好像電影《哈里波特》中的魔法，物體在被這種材料'罩住”后，沒有人能夠看見它，就好像不在同一個(gè)時(shí)空一樣。、負(fù)折射率材料的奇異光學(xué)現(xiàn)象要實(shí)現(xiàn)材料的隱身，最關(guān)鍵的技術(shù)就是制造出能扭曲可見光波的材料，科學(xué)家稱，只要制造出性能合適的材料，實(shí)用的'隱身衣”完全可能在近期問世，因此，能使光波'彎曲”的負(fù)折射率材料在實(shí)驗(yàn)上的成功合成，為可見光的區(qū)的隱身技術(shù)提供了關(guān)鍵性的基礎(chǔ)。那么，光波在負(fù)折射率材料是如何實(shí)現(xiàn)，彎曲”的呢？原來，在負(fù)折射率材料中，電場、磁場和波矢方向遵守“左手”法則，而并非常規(guī)材料中的'右手”法則。下圖是研究者在實(shí)驗(yàn)上觀察到的正折射率與負(fù)折射率效應(yīng)，如圖所示，當(dāng)光從具有正折射率的材料（常規(guī)材料）入射到具有正折射率材料的界面時(shí)，入射光線和折射光線分別位于法線兩側(cè)，這是我們所熟知的結(jié)果。而當(dāng)光從具有正折射率的材料入射到具有負(fù)折射率材料的界面時(shí)，光的折射與常規(guī)折射相反，入射光線和折射光線處在于界面法線方向同一側(cè)，也就是說，在這種材料中，光出現(xiàn)了異常傳播，出現(xiàn)了扭曲的現(xiàn)象。此主題相關(guān)圖片如下：717754232.jpg負(fù)折射率材料不僅在隱身技術(shù)上有重要的運(yùn)用價(jià)值，在制造其他光學(xué)器件上應(yīng)用也將很廣泛。利用光在負(fù)折射率材料中異常的傳播現(xiàn)象，在今天我們能用一塊平板玻璃就能構(gòu)成一塊透鏡（原理如下圖所示），利用負(fù)折射率材料的這個(gè)特性可以制造平面近視眼鏡。我們知道，用常規(guī)材料制作眼鏡，為了進(jìn)行不失真的成像，眼鏡片必須做成弧線形狀，而負(fù)折射率材料由于對(duì)光線的偏折方向相反，所以可以做成平面鏡片，不失真并且保持超高的分辨率。此主題相關(guān)圖片如下：717249314.jpg如今，負(fù)折射率介質(zhì)仍是國際科學(xué)研究的課題之一。雖然現(xiàn)在已有很多關(guān)于負(fù)折射率的研究，特別是在應(yīng)用與人工合成方面，負(fù)折射率仍然有著相當(dāng)大的發(fā)展空間，弄清其內(nèi)在的性質(zhì)，將會(huì)為人類造福。據(jù)網(wǎng)站2006年12月18日?qǐng)?bào)道，德國的一個(gè)研究小組贏得了構(gòu)造一種對(duì)可見光具有負(fù)折射率的奇異材料的競爭。這項(xiàng)驗(yàn)證可能為研制能夠了解比可見光波長更多細(xì)節(jié)的新一代光學(xué)設(shè)備如超級(jí)透鏡開啟了一扇門。它可能還會(huì)為人眼所不能見的“隱身斗篷”的研究帶來進(jìn)一步的突破。光波由交互的電磁場組成，當(dāng)他們?cè)谛羞M(jìn)或傳播時(shí)，這種交互電磁場可以與材料相互作用。這種交互作用決定著材料被稱之為它的折射率的特性，折射率是對(duì)光經(jīng)過這一材料時(shí)行為的一種量度標(biāo)準(zhǔn)。折射率主要描述當(dāng)他們進(jìn)入和離開材料時(shí)，光波彎曲的方式以及他們傳播的速度。普通材料的折射率始終是正值，在空氣中為1.0003,在普通玻璃中為1.5,在鋯石中為2.1，在鉆石中為2.4。然而，在20世紀(jì)90年代，英國倫敦帝國理工學(xué)院的約翰?彼德利認(rèn)為建造折射率為負(fù)值的人造材料是可能的。這種決竅在于聚集一群當(dāng)他們經(jīng)過時(shí)可以與光波的電磁場產(chǎn)生共鳴的電子元件。這些材料不像任何常規(guī)的物質(zhì)，因此他們的名字叫作'超穎物質(zhì)”。彼德利認(rèn)為，一群比光的波長小得多的鍍錫卷板和金屬絲可能會(huì)實(shí)現(xiàn)負(fù)折射率。他還首次將這種想法在頻率為15兆赫和20兆赫之間的無線電波上進(jìn)行了論證。隨后的實(shí)驗(yàn)將這種技術(shù)延伸到了更短的波長，并首次進(jìn)入微波范圍，然后是紅外線范圍?，F(xiàn)在，德國卡爾斯魯厄大學(xué)的貢納爾?多林及其同事已通過按比例減少一種他為紅外線波長研發(fā)的構(gòu)造物論證了波長為780納米的折射效果——紅光光譜的長波長末端。多林制成超穎物質(zhì)的方法是：先在一塊玻璃板上沉積一層銀，隨后在上面覆蓋一層薄薄的不傳導(dǎo)的鎂氟化物，最后再覆上一層銀，這樣就形成了一塊100納米厚“三明治”。然后，多林在這樣金屬三明治上蝕刻上一群方孔，以創(chuàng)造出一種類似于金屬絲網(wǎng)的柵格。當(dāng)它經(jīng)過時(shí)，多林通過測量光的“相位速度”來決定材料的折射率。他的測量表明這種構(gòu)造物對(duì)波長為780納米的光的折射率為-0.6。這一數(shù)值在光的波長為760納米和800納米時(shí)會(huì)降到零，在更長和更短的波長時(shí)則會(huì)變?yōu)檎?。此前，已被論證