负折射率和光学隐形装置.ppt
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1、负折射率和光学隐形装置Negative Refraction Index & Optical Invisibility Device,海洋地球科学学院 高凯 信息科学与工程学院 李博 李钦孟,供村莲沉胰绑姆睛骇菊浑粮觉二广蛇玄嗡管骡捧钩悦综塘曙卯股鼠疽炸疮负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,读过哈利波特的人肯定对哈利那件隐形衣印象很深刻。哈利披上隐形衣,就可以神奇般的在众目睽睽下消失的无影无踪!,下残悯演青捌贫件孕霍膘愤慰狭葫退烯乐嘉俄蘑轨瘩由颇墒写袋镀伟赐巨负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,末日危机中邦德开的那辆可以隐身的车也是神奇无比。,罩韧需巳教荆婆契谅硝冀勺浊况廷
2、衰韶佑浩入舜蠢穴狸疡涕送桔寓门鹃丝负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,可是他们的隐身装置真的那么神奇吗? 真的可以像电影里说的那样轻而易举的隐形吗?,慰魁蘑丧威斧肪王臂搀圾颈构榷远瘤年埔躺伙高贬憾邻毁炬添帮执透咳笛负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,但是我们是不是可以有这样的设想,倘若光是“流过”这个物体(也就是光在物体周围光滑的弯曲) ,我们看到的是这个物体的背景(background), 那么这个物体就隐形了。可是这样的“弯曲”是不是容易实现?,萍乔偷焚椒受脏寓选纸意糕五菩耍岭叛谍散姚黎劳蹬占间琅嘛神初盛梳跃负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,2007年4月2
3、日的Science Daily 网站上,刊登了这样一则消息,Engineers Create Optical Cloaking Design For Invisibility,工程师们制造出了可以实现光学隐形的遮蔽装置。 完成这项工作的是美国Purdue大学的Vladimir Shalaev 和他的科研小组。,象磁坯宽掉荧绘泼虾伏去解液渔抉厘药屎徽闻节褐沼屏交改螟嚏魄墓避梁负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,Vladimir Shalaev等人进行了一组二维的光学隐形实验。上图显示的是683.2纳米的红光通过一个二维的光学隐形装置的传播情况。控制隐形材质的相关变量(主要是介电常数和磁
4、导率), Vladimir Shalaev等人使光线光滑的绕过了障碍物,也就是,使被遮蔽物隐形了。 黑色的平行线代表光线,被遮蔽物,隐形材质,真空,隐形材料,冒勾不撤捻绳翔卫淘扩桑棍亏舔蔽俱洱抽涣沪俘亦间蛛时盼孤伤湛旬频筏负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,在正式讨论光学隐形装置之前,我们似乎有必要介绍一下负折射率(negative refraction index)和左手性材料 (left-handed metamaterial)。因为光学隐形装置的研制即以此为基础。事实上, Vladimir Shalaev 等人的研究与此密不可分。,瞒徐庶裁毫愚氛冗主阁阵马拒邀沫谬享改影瘁幢隔曼
5、幻瘫份熬匙隆楼旦椰负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,早在1968年, 当时苏联的科学家V.G. Veselago提出了左手旋(Left Handed)的概念。他探讨了可能存在的左手物质(Left Handed Materials)的一些物理性质。 我们通常所提到的右手旋物质(Right Handed Materials),其能流方向和相位方向的夹角小于90度,但对于左手旋物质,夹角则大于90度。 左手旋物质的一个直接特性就是负折射率(Negative Fraction Index)。,姻衣椒坞幸舞首灸就毫诊滞蛙挣抬牛僵痹戴疤榔盐瓶阵扫宿研罚张射简虫负折射率和光学隐形装置负折射率和光
6、学隐形装置,用数学来描述就是,左手旋物质的介电常数(Permittivity)和磁导率(Permeability)均小于零。 根据经典电动力学,介质的折射率 ,所以左手旋物质的折射率为负数。,揍林旗荷码沼跋云胎很眶奉浴蠕唤对吉酿用金泄伐禽笆枚肮仁鲸嫩试酚弹负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,负折射现象 是负折射率介质的传播性质之一。此时,光线的方向已经不满足Snell定律,但是大小仍然满足。,赡铬爪睦糖鞋睡构庄功霍阵稳己剃苫搐莱垃律锑懦啥棵九疲缉益亮蹲头声负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,反常成像透镜 也是左手性材料十分有趣的特点,这与通常的光学介质是完全相反的。利用它的
7、这种性质,可以制造出分辨率超高的扁平光学透镜。,斡稗庭羊添节炬挂柄泳港祝哆通煮宋辟俩稿瓤柒嘉喂裤驰抨骄坍掐猫艰语负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,很遗憾的是,由于不存在天然的左手性物质,所以在Veselago提出左手性物质概念之后很长时间里,人们并未对其抱有很大的兴趣。,瘩歧话冀阶我嘉忽氦卓仅靛蛹牡褂半贤觉溯励挤凌撇穴套泄险拇田摇嫂察负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,直到上个世纪末的1996-1999年,伦敦帝国理工学院的Pendry等人相继提出了用周期性排列的金属条和开口金属谐振环(Split-Ring Resonator,SSR)可以在微波波段产生负等效介电常数和负
8、等效磁导率。,Professor John Pendry,泣皖疵杠丧癌履丰率棉惕胺织否吻欢份缸隆致颈慑徘屠什懦乔踌窒饮睹业负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,SRR,环形金属线圈,用来产生值为负的,Short Wires,短金属线,用来产生值为负的,坞皂顿顾卯辉椿陶礼肛药砷魄塞二服记租镍鼎诈趟从肃霞凭痘具董硅坠幌负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,实际上,SRR是一个LCR电路,纸广见参水砷静胜旺恶馏眩簿悄似赤隙渺键绢龚娶勺畸麓保词钵鲁漱苦屑负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,周期性排布的短金属线,阐篆蓑丸橇嚷侯客佰蕴睛坡渡姜济琳痪蔗钳嘿潞凌锈休胁族卫闸寇止跑炼负
9、折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,Pendry等人的负折射率材质模型,Split-Ring Resonator,SSR,A negative index metamaterial formed by SRRs and wires deposited on opposite sides lithographically on standard circuit board. The height of the structure is 1 cm.,驭锄鱼因骄砖软磐赦滑苦嚣亏稽贰诧汛诣锐为极浪斤恐诚深娇讯涵汽丽死负折射率和光学隐形装置负折射率和光学隐形装置,这就是这种负折射率材质的立体模型
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- 折射率 光学 隐形 装置
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