负折射率材料的特点及其应用PPT
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•但是就目前人类所掌握的技术来说是根本达不到的。
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。
谢谢大家！
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。
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。
用作战斗机材料
负折射率材料的特点及其应用
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
1968年
苏联物理学家 Victor Veselago首次提出 负折射率的概念 英国的Pendry从理论上证明了负折射率
材料的可存在性
1996年
2000年
美国的Smith等制作了世界上第一块负
折射率材料
负折射率定义
有
பைடு நூலகம்
sin 1 v1 sin 2 v 2
22 1 1
n2 n1
此式被称为Snell定律。
理论分析
在Snell定律中，定义
n
22 1 1
r r
但是在一般条件下，有
n 2 r r , n r r
这个负号不能随意去掉，也就是说负折射 率不违背理论
理论分析
从麦克斯韦方程组的旋度公式来看， 当 μ<0时，矢量Ê，磁感应强度 H 和波矢 k遵循 右手规则； 然而当μ<0时，波传播方向发生反转，与能 流方向 E 相反，此时的 E、H、k 遵循左 H 手规则。
理论分析
常规材料射入到负 折射率材料的光线 情况
负折射率材料的反常规现象
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。
理论分析
AC、BE为波前，
AB CBsin1 1t
CE CBsin 2 2 t
反常成像现象
•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
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。
负折射率材料的反常规现象
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。
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。
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。
谢谢大家！
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。
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。
用作战斗机材料
负折射率材料的特点及其应用
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
1968年
苏联物理学家 Victor Veselago首次提出 负折射率的概念 英国的Pendry从理论上证明了负折射率
材料的可存在性
1996年
2000年
美国的Smith等制作了世界上第一块负
折射率材料
负折射率定义
有
பைடு நூலகம்
sin 1 v1 sin 2 v 2
22 1 1
n2 n1
此式被称为Snell定律。
理论分析
在Snell定律中，定义
n
22 1 1
r r
但是在一般条件下，有
n 2 r r , n r r
这个负号不能随意去掉，也就是说负折射 率不违背理论
理论分析
从麦克斯韦方程组的旋度公式来看， 当 μ<0时，矢量Ê，磁感应强度 H 和波矢 k遵循 右手规则； 然而当μ<0时，波传播方向发生反转，与能 流方向 E 相反，此时的 E、H、k 遵循左 H 手规则。
理论分析
常规材料射入到负 折射率材料的光线 情况
负折射率材料的反常规现象
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。
理论分析
AC、BE为波前，
AB CBsin1 1t
CE CBsin 2 2 t
反常成像现象
•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
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。
负折射率材料的反常规现象
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。
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。