左手系中的光学现象负折射及其应用.ppt
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1、左手系中的光学现象 负折射及其应用,报告人:李永平 2008.11.17,内容提纲,负折射率的预言 负折射率材料的实现 负折射率材料的特性 反常Cherenkov辐射、反常Doppler效应、反Goos-Hanchen位移、负光压、超级透镜 负折射率材料的应用 光子晶体中的负折射(提及),负折射率的预言,那么折射率就有正负两个根: 我们习惯上舍弃负根,只保留正根。 什么情况下折射率才取负值?,定义 带入第三和第四式,得 按照定义,E, H 和单位矢量 成右手系,所以以上两式左边系数必皆为正,即要求折射率n和介电常数 、磁导率 同号。,Veselago在1967年预言了负折射率的存在。 由于在此
2、介质中,电场、磁场和波矢成左手系,所以,负折射率介质又称左手介质,相应地,正折射率介质被称为右手介质。负折射率材料中,能流方向和相速度方向相反。,负折射现象,两点A和B分别在折射率为n1和n2的均匀介质中,到界面的距离分别为a和b,两点沿界面的距离为l,设折射点O与A沿界面方向相距为y。 求AB间光线传播路径即O点位置。,y,A,B,O,1,2,n1,n2,a,b,l,y,负折射材料的研制,2001年加州大学的David Smith等人根据Pendry等人的建议,利用以铜为主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质,并观察到了其中的反常折射定律。 负的介电常数可以由长金属导
3、线阵列(the array of long metallic wires,ALMWs)这种结构获得。 负的磁导率可以由微型金属共振器,比如具有高磁化率的开口环形共振器(the split ring resonators ,SRRs)来获得 。,实验制得的左手材料结构,左手材料的研制被科学杂志评为2003年度 全球十大科学进展。,实验观测负折射,超音速 在真空中,匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波。 在介质中,当带电粒子匀速运动时会在其周围引起诱导电流,从而在其路径上形成一系列次波源,分别发出次波。 当粒子速度超过介质中光速时,这些次波互相干涉,从而辐射出电磁场,称为Cherenkov辐射。,负折
4、射率介质中的反常Cherenkov辐射,右手介质 左手介质,干涉后形成的波前,即等相面是一个锥面。 右手介质中,电磁波的能量沿此锥面的法线方向辐射出去,是向前辐射的,形成一个向后的锥角; 而在左手介质中,能量的传播方向与相速度相反,因而辐射将背向粒子的运动方向发出,辐射方向形成一个向前的锥角。,反常Doppler效应,声波的Doppler效应。 在正常材料中,波源和观察者如果发生相对移动,会出现Doppler效应:两者相向而行,观察者接收到的频率会升高,反之会降低。 但在负群速度材料中正好相反,因为能量传播的方向和相位传播的方向正好相反,所以如果二者相向而行,观察者接收到的频率会降低,反之则会
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- 左手 中的 光学 现象 折射 及其 应用
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