演示文稿負(fù)折射率材料的特點及其應(yīng)用

（優(yōu)選）負(fù)折射率材料的特點及其應(yīng)用當(dāng)前第1頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率介質(zhì)簡介

理論分析負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象

應(yīng)用前景及可能性當(dāng)前第2頁\共有19頁\編于星期二\11點1968年

1996年

2000年

英國的Pendry從理論上證明了負(fù)折射率材料的可存在性

美國的Smith等制作了世界上第一塊負(fù)折射率材料

蘇聯(lián)物理學(xué)家VictorVeselago首次提出負(fù)折射率的概念負(fù)折射率介質(zhì)簡介當(dāng)前第3頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率定義負(fù)折射率材料也稱為左手材料（lefthandedmedium），簡寫為LHM。指的是介電常數(shù)ε、磁導(dǎo)率μ、折射率n同時為負(fù)的介質(zhì)。介質(zhì)中電場、磁場和波矢三者構(gòu)成左手關(guān)系，波的折射不遵循斯涅爾（Snell）定律。當(dāng)前第4頁\共有19頁\編于星期二\11點當(dāng)前第5頁\共有19頁\編于星期二\11點理論分析AC、BE為波前，有此式被稱為Snell定律。當(dāng)前第6頁\共有19頁\編于星期二\11點理論分析在Snell定律中，定義但是在一般條件下，有這個負(fù)號不能隨意去掉，也就是說負(fù)折射率不違背理論當(dāng)前第7頁\共有19頁\編于星期二\11點理論分析從麥克斯韋方程組的旋度公式來看，當(dāng)μ<0時，矢量ê，磁感應(yīng)強(qiáng)度和波矢遵循右手規(guī)則；然而當(dāng)μ<0時，波傳播方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，與能流方向相反，此時的遵循左手規(guī)則。當(dāng)前第8頁\共有19頁\編于星期二\11點理論分析常規(guī)材料射入到負(fù)折射率材料的光線情況當(dāng)前第9頁\共有19頁\編于星期二\11點

負(fù)折射介質(zhì)（NIM）制作的透鏡與常規(guī)介質(zhì)（PIM）透鏡有完全相反的效果，這是由它本身的性質(zhì)決定的反常成像現(xiàn)象負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象當(dāng)前第10頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象在NIM材料中，光源遠(yuǎn)離我們時光的波長變短，發(fā)生藍(lán)移；而靠近我們時光的波長會增加，發(fā)生紅移。這是因為在NIM中能量的傳播方向和波矢方向正好相反。反常多普勒頻移當(dāng)前第11頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象Goss-Hanchen位移就是在兩種介質(zhì)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對于幾何光學(xué)預(yù)言的位置有一個很小的橫向位移，且位移沿光的傳播方向。負(fù)Goss-Hanchen位移Goss-Hanchen位移是由于在低折射率區(qū)的倏逝波把入射光束能量沿著反射界面?zhèn)鬏斠鸬?。位移的大小僅僅與兩種介質(zhì)的相對折射率以及入射光束的方向有關(guān)。在兩種PIM介質(zhì)的分界面上，能量將向右傳輸，橫向位移向右；但是，當(dāng)光束由PIM入射到NIM中，且發(fā)生全反射，在NIM中，能流方向與波矢方向相反，導(dǎo)致橫向位移會向左。當(dāng)前第12頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象當(dāng)前第13頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象高速帶電粒子在非真空的透明介質(zhì)中穿行，當(dāng)粒子速度大于光在這種介質(zhì)中的相速度時，就會激發(fā)電磁波。這種現(xiàn)象就叫做Cerenkov輻射。逆Cerenkov輻射

當(dāng)前第14頁\共有19頁\編于星期二\11點負(fù)折射率材料的反常規(guī)現(xiàn)象光壓就是射在物體上的光對物體所產(chǎn)生的壓力。一束入射的平面單色光波可以看作是光子流，其中每個光子攜帶的動量p=hk。假設(shè)光束在介質(zhì)表面發(fā)生全反射。反常光壓當(dāng)前第15頁\共有19頁\編于星期二\11點應(yīng)用前景及可能性用一塊NIM平板構(gòu)成一塊透鏡，用此平板棱鏡成像時，雖然NIM的損耗和透鏡的厚度的因素都會影響到亞波長的成像分辨率。但是，相比常規(guī)透鏡NIM的成像分辨率已經(jīng)大大提高。

“超透鏡”可以應(yīng)用于提高分辨率，用于醫(yī)學(xué)成像等。還可以大幅度提高光學(xué)存儲器的存儲容量。制作超透鏡當(dāng)前第16頁\共有19頁\編于星期二\11點但是就目前人類所掌握的技術(shù)來說是根本達(dá)不到的。用作戰(zhàn)斗機(jī)材料當(dāng)前第17頁\共有19頁\編于星期二\11點視覺隱身的原理實際上是引導(dǎo)光波等“轉(zhuǎn)向”。這一設(shè)想剛好符合NIM的特性，所