负折射率材料的特点及其应用PPT
负折射率材料特点及其应用
负折射率材料的特点及其应用背景自然界存在的介质都是折射率大于0的，我们常接触的材料的折射率多数都是大于1，在定性思维的误区下，人们认为介质的折射率都为正。
直到1968年，苏联物理学家维克托·韦谢拉戈（Victor Veselago）【1】提出了负折射率的理论。
由于韦谢拉戈的这一设想完全颠覆了人们所认知的光学世界，它能够使光波看起来如同倒流一般，在许多现象描述上完全背离常规，所以在相当长的时间内都不被人们认可，这种荒诞的想法没有必要去研究证明。
Veselago为了证明自己的观点开始苦苦寻求满足要求的物质，但是他失败了。
没有充足的证据证明他的猜想，渐渐地就被人们淡忘了。
19966年~1999年，英国的Pendry从理论上提出了一种由开路谐振金属环构成，具有等效的负介电常数和负磁导率的三维周期结构，【2】~【3】这一发现理论上证明了负折射率材料的可存在性，使Veselago的猜想重新摆在了人们面前。
不久，美国的Smith等在2000年金属丝板和SRR板有规律地排列在一起，制作了世界上第一块等效介电常数和等效磁导率同时为负数的介质，从实验上验证了负折射率的存在。
【4】~【5】他们研制出了相应的器件，负折射率材料由此进入了实质性研究的阶段。
2001年，Shelby等人首次在实验上证实了当电磁波斜入射到左手材料与右手材料的分界面时，折射波的方向与入射波的方向在分界面法线的同侧。
【6】图1.负折射率的超材料近年来，负折射率材料的研究愈发成为科学界的热点，这要应用于军事、航天等高端领域，起因了国内外众多研究者的注意，涉及电磁波、光电子学、材料学等方面。
随着对负折射率材料的研究，又掀起了一阵对新兴领域的发展，即超颖材料（Metamaterials ）。
超颖材料不只包含负折射率材料，也包含单负材料，人工超低折射率材料和超高折射率材料等。
【7】正如折射率材料的提出一样，超颖材料的重要意义不仅体现在所研制出的几种人工材料，也体现在了一种全新的思维方法。
左手材料负折射率材料
应用拓展
进一步拓展左手材料在通信、雷达、传感等领 域的应用。
跨学科合作
加强与物理学、化学、生物学等学科的合作，共同推进左手材料的研究与应用。
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左手材料负折射率材料
目 录
• 左手材料简介 • 负折射率材料的特性 • 左手材料与负折射率材料的关系 • 左手材料负折射率材料的研究现状与展望
01 左手材料简介
定义与特性
定义
左手材料是一种具有负折射率的人工 复合材料，其介电常数和磁导率同时 为负。
特性
具有负的折射率、负的切向波速、负 的切向波长等特殊性质。
在通信领域，负折射率材料有望 用于构建更高效的光子集成电路，
提高信息传输的速度和容量。
在成像领域，负折射率材料可以 用于制造超分辨率成像设备，提
高成像的清晰度和分辨率。
在传感领域，负折射率材料具有 高灵敏度和快速响应的特点，可 用于构建高精度的光学传感器。
03 左手材料与负折射率材料 的关系
左手材料的负折射率特性
02
负折射率的出现，打破了传统光 学理论中关于折射率的定义，为 光学研究带来了新的思路和可能 性。
负折射率材料的实现方式
通过特定结构设计，使得材料在特定 频率的光波下表现出负的折射率。
目前实现负折射率材料的方法主要有 两种：一种是采用周期性结构的设计 ，另一种是通过使用复合材料。
负折射率材料的应用前景
面临的挑战
稳定性问题
左手材料在外部环境变化下容易失去负折射率特性， 需要解决稳定性问题。
制备难度
目前左手材料的制备工艺较为复杂，需要进一步优化 制备方法。
损耗问题
左手材料存在较高的介质损耗，限制了其在某些领域 的应用。
负折射率光子晶体1
a
•图5(a)一(d)给出了当n=5,na=-1.5，nb=1.46， 固定ʌ，改变d，使d/ ʌ分别为0.58、0.78、 0.88、0.92时三角形结构的带隙图。从图5(a) 一(d)可以看出，随d/ ʌ值的增大，传播线保持 不变。带隙数量和宽度在d/ ʌ =0.88时达到最 大，与传播线βʌ = nak ʌ的交叠部分也最多。因 此合理选择负正介质比d/ʌ对带隙效应导光具 有重要作用。
• 3. Ω结构 • Smith结构和对称环结构损耗很大，浙江大 学专门研究左手材料的科研人员发现Q形状 的金属细线能够同时产生小于零的磁导率 和小于零的介电常数，并理论上构造出Q结 构左手材料。
• 4. S型材料 • 陈红胜等人通过改变SRR结构的形状，发明 了新的S型谐振结构，它的磁导率的小于0 频段和等效介电常数的小于0频段能够相对 宽松重叠，只利用S型谐振器就组成了负折 射率材料。
不同ε和μ下的材料。
负折射率材料的分类
• 1. Smith结构 • Smith等人将SRR(Split-Ring Resonator)结构和 Rod结构相结合，构造出了一维负折射率材 料。一维表示一个方向的电场和磁场相互 作用，波矢就只能是朝一个方向。
负折射率材料的分类
• 2.对称环结构 • T．M．Gregorczyk等人在先人研究的基础上 提出并构造了对称环结构左手材料。其结 构单元是两个相同尺寸的开路环相称的放 置在x，y，z，3个方向上的空间坐标轴上。 周期单元都包含2个环结构和1个ROD结构， 对称环左手材料在8．2GHz-8．7GHz之间的 频率段，折射率为负值，中心频点在 8．5GHz左右。研究出的对称环结构比 Smith结构左手材料更能克服金属开路环的
• 图4(a)一(d)给出了当n=5，nb=1.46， d/ʌ=0.76，na分别为-0.79、-1.0、-1.5、-2.4 时三角形结构的带隙图。横坐标是归—化传 播常数βʌ ，纵坐 • 标是归—化频率(- kʌ)，传播线为βʌ = nak ʌ 。 n 随 • 值的增大，传播线和带隙总体向右下角 移动。带隙趋于平坦，宽度从窄到宽再窄， 与传播线 βʌ = nak ʌ的交叠部分也由少到多再 n 少。因此 过大过小对负折射的光子晶体 光纤导光都是不利的，需根据情况选择合 适的值。
左手材料-负折射率材料
借鉴自然界中的原子和分子结构，设计新型的人工原子和分子结构， 以实现更高级的左手材料功能。
多物理场调控材料
探索在电磁场、温度场、压力场等多物理场作用下，左手材料的性 能变化和调控机制，为新材料的研发提供理论支持。
技术创新与应用拓展
高效制备技术
研发新型的制备技术，实现左手材料的快速 、低成本、大规模制备，以满足市场需求。
引领科技革命
左手材料在通信、能源等领域的应用前景广阔，有望引领新一轮 的科技革命。
促进交叉学科发展
左手材料涉及物理学、化学、生物学等多个学科领域，其研究将 促进交叉学科的发展和融合。
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05 左手材料面临的挑战与解 决方案
材料稳定性问题
总结词
左手材料的稳定性问题是限制其应用的关键因素之一。
详细描述
左手材料在外部环境变化下容易发生结构变化和性能衰退，这会影响其负折射率的稳定性和可靠性。
制备成本问题
总结词
高昂的制备成本是阻碍左手材料广泛应 用的重要因素。
VS
详细描述
目前，左手材料的制备通常需要复杂的实 验设备和精细的工艺控制，这导致了较高 的制造成本。降低制备成本是推动左手材 料普及的关键。
应用领域
微波器件
利用左手材料的特殊性质，可 以设计出性能优异的新型微波
器件，如滤波器、天线等。
光学领域
左手材料在光学领域的应用前 景广阔，如光子晶体、光学隐 身等。
军事领域
由于左手材料具有反向的 Doppler效应等特性，可以应 用于军事雷达和隐身技术。
生物医学
左手材料在生物医学领域也有 潜在的应用价值，如医学成像
功能材料(负折射率材料)
负折射率材料实验中发现，在某种材料中，光线的折射与正常折射不同，正常折射时，光线会位于法线的不同侧，在这种材料中，光折射时，光线位于法线的同侧，因此称之为负折射现象，这种材料叫做负折射率材料。
在负折射率材料中，电场、磁场和波矢方向符合“左手法则”，而不是常规材料中的右手定则，所以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，能流方向和波矢方向相反，用同时具备负介电常数和负磁导率的超材料可以得到这一现象，此时超材料具有负折射率，这样的材料也被叫做负折射率材料。
光波是一种电磁波，在传播过程中，电场、磁场和波矢方向遵守右手定则)//(k H E ⨯。
光发生正常折射时，遵守折射定律)sin sin (2211i n i n =，入射光线和折射光线在法线的不同侧，同时遵守费马原理——光程沿平稳值的路径而传播。
但是当光波从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料时，介电常数和磁导率都为负)0,0(<<με，折射率n 取负值)0(<-=εμn ，电场、磁场和波矢符合左手定则，能流方向和波矢方向相反)(⨯=。
自然电磁材料以原子或分子构成，光学和电磁性质通过化学来改变，介电常数和磁导率既定且取值有限。
而超材料一般认为是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，通过单胞的几何排列，设计出不同的结构单元，原则上能够实现几乎任意的电磁参数，比如负值。
在晶体学中，原胞是最小重复单元具有一个格点，格点上的原子是一个或者两个或者两个以上，单胞是原胞的整数倍，可以通过改变单胞的形状、大小和构型，使单胞达到几十或者几百个原子的量级，甚至更高，从而改变材料的电磁参数，由此控制电磁波的传输。
调控电磁参数可以使材料的折射率为负值，使得这种超材料成为负折射率材料。
目前扫描隧道显微镜（STM ）可以观察和定位单个原子，此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K ）可以利用探针尖端精确操纵原子，所以可以利用扫描隧道显微镜改变单胞的几何结构，得以实现具有负折射率的超材料。
《负折射率介质》课件
欢迎来到《负折射率介质》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨负折射率 介质的定义，特点，应用，制备方法，光学器件中的应用以及未来发展。准 备好迎接新的知识吧！射率（refractive index）的材料。在这样的材料中， 光线会以非常奇特的方式传播，这种特性是独特而引人注目的。
负折射率介质的特点
1 反常折射
负折射率介质可以使光线 在进入介质时发生反常折 射，从而改变传统光学规 律。
2 逆向传播
负折射率介质中的光线能 够逆向传播，即光线可以 像倒放的影像一样反向传 播。
3 折射率与波长无关
负折射率介质的物理特性 使其折射率与入射光的波 长无关，这在光学器件中 有着重要的应用价值。
纳米加工技术
2
率结构。
利用纳米加工技术精确控制介质的结构
和性质。
3
成核与生长
利用成核和生长过程形成负折射率介质。
负折射率介质在光学器件中的应用
透镜
光纤传输
负折射率介质可以用于制造透镜， 提高光学器件的性能和清晰度。
负折射率介质可以用于改善光纤 传输的效率和信号质量。
光子晶体
负折射率介质的特性可以应用于 光子晶体的设计和制备，提高光 学器件的性能。
负折射率介质的应用
光学隐形衣
负折射率介质的特性可以应用 于光学隐形衣的制作，实现隐 藏物体的目的。
超透镜
负折射率介质可以用于制造超 透镜，使其能够实现超分辨率 成像。
光波导
负折射率介质在光通信领域有 着广泛的应用，可以用于光波 导的制备和信号传输。
负折射率介质的制备方法
1
自组装技术
通过将材料在溶液中自组装形成负折射
负折射率介质的未来发展
光线在负折射率中的速度
光线在负折射率中的速度摘要：1.负折射率的概念2.光线在负折射率中的传播规律3.负折射率材料的应用4.负折射率研究的发展前景正文：一、负折射率的概念负折射率材料是一种特殊的材料，其介电常数或磁导率是负的，因此具有负的折射率。
这种材料又被称为双负材料、左手介质、负折射率介质和向后介质。
在负折射率材料中，光波的传播方向与常规材料中光波的传播方向相反，即向后传播。
具有负折射率的材料只有人工结构的材料。
二、光线在负折射率中的传播规律在负折射率材料中，光线的传播速度会发生变化。
根据光的折射定律，入射光线与法线夹角的正弦值与折射角与法线夹角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。
由于负折射率材料的折射率为负，因此光线在负折射率材料中的传播速度会受到影响。
具体来说，当光线从折射率较大的介质射向折射率较小的负折射率材料时，光线会向折射率较大的介质偏折；而当光线从折射率较小的负折射率材料射向折射率较大的介质时，光线会向折射率较小的负折射率材料偏折。
这种现象与光的传播方向有关，使得负折射率材料具有独特的光学性能。
三、负折射率材料的应用负折射率材料具有独特的物理性质，使其在很多领域具有广泛的应用前景。
例如，在光学领域，负折射率材料可以用于制造超透镜、光子晶体和光子器件等；在无线通信领域，负折射率材料可以用于制作隐形衣和雷达罩等。
此外，负折射率材料还在生物医学、能源和环境等领域有着潜在的应用价值。
四、负折射率研究的发展前景随着科学技术的不断发展，对负折射率材料的研究也在不断深入。
未来，负折射率材料有望在更多领域得到应用，为人类社会的进步做出贡献。
同时，随着研究的深入，我们可能会发现更多具有独特性质的负折射率材料，并探索出更多应用方式。
负折射
用，在未来战场上给技术落后一方带来灾难性后果。
第二，负折射率材料在超灵敏探测仪器中的应用
显微镜、放大镜等光学器件的制造一直被一条光学规律所限制：无论光学仪器的镜片多么精良，任何小于光的一个波长长度的物质都是无法观察到的。利用负折射率材料制成的透镜却能克服这个问题，制作成“理想”透镜[2引，它不仅和常规的介质一样能会聚行波，而且还能聚焦随距离增加快速衰减的衰减波。一般会聚透镜的工作原理是将透镜一侧的光源通过具有一定曲度的材料将光源的图像重新会聚于透镜的另一侧，根据Snell定律，一般透镜的解析度都受限于物体表面辐射源所散射出的消散波的损失，其值随着垂直表面的距离作指数衰减，在成
它有很多新奇的性质，但由于只是停留在理论上，而在自然界中并未发现实际的负折射率材料，所以，这个假设并没有立刻被人们接受，而是处于几乎无人理睬的境地，直到时光将近本世纪时才开始出现转机。原因在于英国科学家Pendry等人在1998～1999年提出了用周期性排列的金属条和金属谐振环(Split2Ring Resonator)可以在微波波段产生负的等效介电常数和负等效磁导率阶，从此以后，人们开始对这种材料投入了越来越多的兴趣。2001年的突破，使负折射率材料的研究在世界上渐渐呈现旋风之势。2001年，美国加州大学San Diego分校的David Smith等物理学家根据Pendry等人的建议，利用以锕为丰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，他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，微波以负角度偏转，从而证明了负折射牢材料的存在。2002年7月，瑞士ETHZ实验室的科学家们宣布制造出三维的负折射率材料。这将可能对电子通讯业产牛熏大影响，相关研究成果也发表在当月的美国《应用物理快报》上。2002年底，麻省理工学院孔金瓯教授从理论上证明了负折射率材料存在的合理性，并称这种人工介质可用来制造高指向性的天线、聚焦微波波束、实现“完美透镜”、用于电磁波隐身等等。负折射率材料的前景开始引发学术界、产业界尤其是军方的无限遐想。
负折射率材料
负折射率材料一、负折射率材料历史及研究现状负折射率材料(NIMs，Negative index materi—als)是指一种介电常数e 和磁导率同时为负值的材料，具有负群速度、负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射、理想成像等异常的物理性质。
这种被称为负折射率材料(“左手材料”)的人工复合材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域内开始获得愈来愈广泛的青睐，对其的研究正呈现迅速发展之势。
负折射率材料的这些异常特性，使其在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域获得愈来愈广泛的青睐，世界各国对其的研究正呈现迅速发展之势。
到目前为止，负折射率材料已经在微波、太赫兹波、红外以及可见光波段被证实，并已经开始进行应用领域的研究与探索。
这种负折射率系数介质的人工复合材料在理论与实验上引起了广泛关注。
早在1967年Veselago首先研究了这种负折射率系数材料(1eft—handed media)，他用方程证明这种材料具有负的光学折射率。
由于传统材料的折射率为正数，我们通常称这种材料为正折射率材料。
负折射率材料具有一些奇特的光学与电磁学性质，比如Doppler效应与Cherenkov辐射的逆转、交界面上的反常折射、原子自发辐射率的特殊改变等现象在负折射率材料中都会出现。
电磁波在这种材料中的传播特性与在一般材料中相比有很大的不同。
负折射率材料的出现，颠覆了～般材料中所普遍遵循的“右手规律”。
而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。
物理学中，介电常数e和磁导率p是描述均匀媒质中电磁场性质的最基本的两个物理量。
在已知的物质世界中，对于电介质而言，介电常数e和磁导率u都为正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系，这样的物质被称为右手材料(right-handexlmalefials，RHM)。
这种右手规则一直以来被认为是物质世界的常规，但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。
1968年，前苏联物理学家Veselago在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现，即：当e和肛都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。
具有负折射率的三维软声学超材料ppt课件
11
• 通过对两个不同传播距离的时间的信号的记录进行快速傅立叶变换 （FFT）执行的角相位测量，我们也得到了相速度和在很宽的频率范 围内（50–500kHz）的声学指标光谱。相速度v和声学指标n（= V 0 / V）是在-275kHz到-140kHz之间（参见图3a，b的黑色曲线）。
• 最初的样本（Φ0≈20%）被稀释成Φ1≈15%的另一个样本，这导致了 负频带的频率宽度明显减少（见图3a,b的红色曲线）。当体积分数明 显降低（Φ2≈0.2%），负的特征消失（见图3a，b绿色曲线）,如之前 在泡状介质中所见的一样，产生了经典色散。
精选课件PPT
1
目录
1
研究背景
2
实验过程
3
结论
精选课件PPT
2
研究背景
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 自21世纪初，许多科学家致力于设计并得到具有负折射率的超材料。目前的挑 战之一是通过实现具有负声学指标的三维介质，来扩展超出电磁学的领域。通 过三维软声学超材料的使用，可以制得具有负的或零值指标的声学器件，从而 实现如亚波长成像、转换声学和理想声透镜等的应用。
• 组成这种“超慢材料”（V1≈100ms−1）的颗粒随机分散在水中 （V0≈1500ms−1），应该表现出一个非常大的单极共振，像气泡，使悬浮液表 现出负的有效体积模量B。这些相当密集的粒子也应该具有很强的偶极共振， 在重叠的频率区域产生负的有效质量密度ρ。如果认为它们是理想的的介质， 这种“双负声学超材料”预计将有负声学指标。
负折射率材料的基础研究
参考内容
引言
随着科技的快速发展，新型材料不断涌现，为各个领域的发展带来了新的机 遇和挑战。其中，负折射率材料作为一种具有特殊性质的新型材料，引起了广泛 的。负折射率材料具有负的介电常数和磁导率，可以改变光的传播方向，具有潜 在的军事应用价值。本次演示将围绕负折射率材料及其军事应用展开讨论。
背景
结论
负折射率材料作为一种新型的人工材料，在军事领域具有重要的应用价值。 本次演示介绍了负折射率材料在军事领域的应用，包括制造隐身衣、高精度光学 元件和传感器、高性能吸波材料等。虽然负折射率材料目前还存在制备难度大、 成本高等问题，但随着科学技术的不断进步和优化，相信未来会有更加广泛的应 用前景。为了充分发挥负折射率材料的潜力，需要进一步深入研究其制备技术、 性能优化及其在军事领域的应用情况等问题。
2、液晶显示应用
液晶显示是一种广泛使用的显示技术，具有低功耗、重量轻、体积小等优点。 将负折射率材料应用于液晶显示中，可以显著提高显示效果。利用负折射率材料 的逆斯涅尔效应，可以实现图像的清晰度和对比度的提高，同时降低反射光的影 响，提高液晶显示的视觉效果。
正文3：负折射率材料的制备方 法、工艺和生产流程
随着负折射率材料的不断研究与开发，其应用领域也将越来越广泛。在光子 学方面，负折射率材料将进一步应用于光子晶体、光子集成电路等领域，推动光 子技术的发展。在液晶显示方面，通过将负折射率材料与液晶分子相结合，可以 提高显示效果和用户体验。此外，负折射率材料还可以应用于隐身技术、电磁屏 蔽、吸波材料等领域。
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结论与展望
本次演示通过对负折射率介质特性的实验研究，验证了光在其中的传播规律 和电磁场分布等特性。然而，由于实验条件的限制，我们尚未能够对不同类型和 性质的负折射率介质进行详细研究。未来，可以进一步拓展对负折射率介质特性 的研究，如探索不同材料和环境因素对其特性的影响，以及负折射率介质在光学、 量子信息、电磁隐身等领域的应用前景等。开展更加精确的实验测量和理论研究 也是未来研究的重要方向。
最新左手材料负折射率材料PPT课件
2003年，Parazzoli等人在实验和数值模拟上进一步验证 了NIM中的Snell定律，为左手物质是否真实存在的争论 暂时划下了一个句点 。
Smith D.R. ,Willie J. ,et al. , Phys. Rev. Lett. ,2000,84,4184 Shelby R. ,Smith D.R. ,et al ,Science ,2001,292,77 Parazzoli C. G. ,Greegor R. B. ,et al , Phys. Rev. Lett. ,2003,90,107401
k?????ccknv???seh??eshsk?折射光仍然满足snell定律c左手材料c左手材料c左手材料b左手材料左手材料b左手材料左手材料b左手材料左手材料2ev?svkv?10?10?20?20?kfig2
左手材料负折射率材料
Parazzoli C. G. ,Greegor R. B. ,et al , Phys. Rev. Lett. ,2003,90,107401
Fig 8. Surface plot of measured normalized
Ez(r,f ). Refracted peaks :by Teflon at 48.2°(n=1.4) and is independent of frequency; by the NIM , however, at 12.6GHz,-30.6 °(n=-1.0454) that are a function of the frequency..
❖ “完美透镜”的局限与解决方法
3负折射率材料
负折射率材料光学王磊 13S011062一、负折射率材料历史及研究现状负折射率材料(NIMs，Negative index materi—als)是指一种介电常数e 和磁导率同时为负值的材料，具有负群速度、负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射、理想成像等异常的物理性质。
这种被称为负折射率材料(“左手材料”)的人工复合材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域内开始获得愈来愈广泛的青睐，对其的研究正呈现迅速发展之势。
负折射率材料的这些异常特性，使其在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域获得愈来愈广泛的青睐，世界各国对其的研究正呈现迅速发展之势。
到目前为止，负折射率材料已经在微波、太赫兹波、红外以及可见光波段被证实，并已经开始进行应用领域的研究与探索。
这种负折射率系数介质的人工复合材料在理论与实验上引起了广泛关注。
早在1967年Veselago首先研究了这种负折射率系数材料(1eft—handed media)，他用方程证明这种材料具有负的光学折射率。
由于传统材料的折射率为正数，我们通常称这种材料为正折射率材料。
负折射率材料具有一些奇特的光学与电磁学性质，比如Doppler效应与Cherenkov辐射的逆转、交界面上的反常折射、原子自发辐射率的特殊改变等现象在负折射率材料中都会出现。
电磁波在这种材料中的传播特性与在一般材料中相比有很大的不同。
负折射率材料的出现，颠覆了～般材料中所普遍遵循的“右手规律”。
而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。
物理学中，介电常数e和磁导率p是描述均匀媒质中电磁场性质的最基本的两个物理量。
在已知的物质世界中，对于电介质而言，介电常数e和磁导率u都为正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系，这样的物质被称为右手材料(right-handexlmalefials，RHM)。
这种右手规则一直以来被认为是物质世界的常规，但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。
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从 μ<麦0时克，斯矢韦量方Ê程，组磁的感旋应度强公度式H来和看波，矢
当 k遵循
右手规则；
然 流而方当向μ<0E时相H ，反波，传此播时方的向发E 生、 反H 、 转遵k，循与左能
手规则。
精选ppt
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理论分析
常规材料射入到负 折射率材料的光线 情况
精选ppt
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负折射率材料的反常规现象
反常成像现象
A BCsiBn11t C ECsiBn22t
有 sin1 v1 22 n2
sin2 v2 11 n1
此式被称为Snell定律。
精选ppt
6
理论分析
在Snell定律中，定义
n
22 11
rr
但是在一般条件下，有
n2rr,nrr
这个负号不能随意去掉，也就是说负折射 率不违背理论
精选ppt
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理论分析
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精选ppt
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用作战斗机材料 •但是就目前人类所掌握的技术来说是根本达不到的。
精选ppt
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制作隐身衣
• 视觉隐身的原理实际上是引导光波等“转向”。这一设想 刚好符合NIM的特性，所以人们希望通过对NIM的研究 来制备出像《哈利·波特》中一样的隐身衣。
精选ppt
18
精选ppt
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谢谢大家！
精选ppt
精选ppt
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应用前景及可能性
制作超透镜
• 用一块NIM平板构成一块透镜，用此平板棱镜成像时， 虽然NIM的损耗和透镜的厚度的因素都会影响到亚波长 的成像分辨率。但是，相比常规透镜NIM的成像分辨率 已经大大提高。 • “超透镜”可以应用于提高分辨率，用于医学成像等。还 可以大幅度提高光学存储器的存储容量。
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负折射率定义
负折射率材料也称为左手材料（left handed medium），简写为LHM。指的 是介电常数ε、磁导率μ、折射率n同时为 负的介质。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。
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理论分析
AC、BE为波前，
负折射率材料的特点及其应用
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负折射率介质简介 理论分析
负折射率材料的反常规现象
应用前景及可能性
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1968年
苏联物理学家 Victor Veselago首次提出 负折射率的概念
1996年
英国的Pendry从理论上证明了负折射率 材料的可存在性
2000年
美国的Smith等制作了世界上第一块负 折射率材料
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负折射率材料的反常规现象
负Goss-Hanchen位移
•Goss-Hanchen位移就是在两种介质的分界面上，若入射光 束被界面全反射，反射光束在界面上相对于几何光学预言 的位置有一个很小的横向位移，且位移沿光的传播方向。
Goss-Hanchen位移是由于在低折射率区的倏逝波把入 射光束能量沿着反射界面传输引起的。位移的大小仅仅与 两种介质的相对折射率以及入射光束的方向有关。在两种 PIM介质的分界面上，能量将向右传输，横向位移向右； 但是，当光束由PIM入射到NIM中，且发生全反射，在 NIM中，能流方向与波矢方向相反，导致横向位移会向左。
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负折射率材料的反常规现象
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负折射率材料的反常规现象
逆Cerenkov辐射
•高速带电粒子在非真空的透明介质中穿行，当粒子速度大 于光在这种介质中的相速度时，就会激发电磁波。这种 现象就叫做Cerenkov辐射。
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负折射率材料的反常规现象
反常光压
• 光压就是射在物体上的光对物体所产生的压力。 • 一束入射的平面单色光波可以看作是光子流，其中每个光 子携带的动量p=hk。假设光束在介质表面发生全反射。
•负折射介质（NIM）制作的透镜与常规介质（PIM）透镜 有完全相反的效果，这是由它本身的性质决定的
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负折射率材料的反常规现象
反常多普勒频移
• 在NIM材料中，光源远离我们时光的波长变短，发生蓝 移；而靠近我们时光的波长会增加，发生红移。这是因为 在NIM中能量的传播方向和波矢方向正好相反。