浅谈负折射率材料的研究进展

《浅谈负折射率材料的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、学号20095040067本科毕业论文学院物理电子工程学院专业物理学年级2009级姓名毛慧娟论文题目浅谈负折射率材料的研究进展指导教师张新伟职称讲师2013年04月26日目录摘要1Abstract11引言12负折射率材料的异常物理性质22.1群速方向和波矢方向相反22.2负折射现象22.3逆多普勒效应32.4逆Cerenkov辐射33实现负折射率材料的方法33.1双负介质实现负折射43.2手征介质实现负折射53.3光子晶体实现负折射64负折射率材料的应用84.1负折射率材料在军用雷达天线和通信器件中的应用84.2负折射率材料在隐身技术领域中的应用104.3负折射率材料在

2、超灵敏探测仪器中的应用114.4负折射率材料提高空间望远镜分辨率的可行性125结语13参考文献13浅谈负折射率材料的研究进展学生姓名：毛慧娟学号：20095040067单　　位：物理电子工程学院　专业：物理学指导老师：张新伟职称：讲师摘要：本文在介绍负折射率材料的国内外研究发展历程及其异常物理特性的基础上，介绍了负折射产生的原理，阐述了实现负折射率材料的3种主要方法，指出负折射率材料在军用雷达、天线技术、通信系统及器件、隐身技术、超灵敏探测等方面具有极大的应用价值和前景。关键词：负折射率材料；左手介质；纳米；研究进展Discussionontheresearchprog

3、ressofnegativerefractiveindexmaterialsAbstract：aftertheintroductionofthedevelopmentprocessofnegativerefractiveindexmaterialsontheearthanditsunusualphysicalpropertiesinthispaper，Iintroducetheprincipleofnegativerefractionandthreemainapproachestoachievenegativerefractionmaterials，pointedout

4、thatnegativerefractiveindexmaterialsinmilitarytheradarantennatechnology，communicationssystemsanddevices，stealthtechnology，ultra-sensitivedetectionhasgreatapplicationvalueandprospect.Keywords：Negativerefractivematerials；left-handedmaterial；Nanoresearchprogress1引言近几年，一种称为负折射率系数介质的人工复合材料在理论

5、与实验上引起了广泛的关注。1968年，前苏联物理学家Veselago提出了“左手材料”的概念，这种负折射材料具有负的介电常量与磁导率，那么电矢量，磁矢量和波矢之间构成左手系关系，这区别于传统材料中的右手系[1]。由于自然界没有介电常量和磁导率同时为负的材料，并且也没有相关的实验验证，负折射材料没有得到长足的发展。1996年，英国的Pendry指出可以用细金属导线阵列构造介电常数为负的人工媒质，1999年又指出可以用谐振环阵列构造磁导率为负的人工媒质[2]。200014年美国的Smith等人以铜为主的复合材料制造出了世界上第一块在微波波段等效介电常数和等效磁导率同时为负数

6、的介质材料，从而证明了负折射材料的存在。2负折射率材料的异常物理性质2.1群速方向和波矢方向相反　　在普通介质中波矢量方向和电磁波的相位传播矢量方向总是相同的，即相速和群速方向一致，波矢量、磁矢量、电矢量始终构成右手定则。但在负折射率介质中，波矢量和群速方向却正好相反。2.2负折射现象负折射是负折射率材料表现出来的最大特性，也是当今对负折射率材料应用研究的一个主要方向[3]。自然界中，当入射光线穿过两种介质界面时会发生反射和折射现象，这种现象称为“正折射”，如图1所示。若介质1为普通材料，而介质2为负折射率材料时，入射光线1和折射光线3位于界面法线同侧，且折射光线的能流

7、S方向与波矢量K方向相反，被称为“负折射”。负折射率材料的主要特点是改变了光的传播方向。图1电磁波在正负折射率介质界面上的反射和折射2.3逆多普勒效应在负折射率介质中，由于相速度和群速度方向相反，即能量传播的方向和相位传播的方向相反，频移情况呈逆多普勒效应。如图2所示，在普通介质中探测器靠近光源时(发射角频率为的电磁波)，探测到的频率会高于，反之将低于，而在负折射率介质中情况正好相反。14图2两种介质中多普勒效应2.4逆Cerenkov辐射在真空中匀速运动的带电粒子不产生辐射电磁波，而当带电粒子在介质中匀速运动时会在其周围引起诱导电流，从