电磁波在左手材料中的传输特性【文献综述】

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1、毕业论文文献综述应用物理电磁波在左手材料中的传输特性过去二十年，一种被称为“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，而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。LHM概念的提出1964年前苏联科学家V.G.Veslago教授从Maxwell方程出发，分析了电磁波在拥有负磁导率和负电介常数的材料中传播的情况，对其进行了阐述，如负的切连科夫效应、反斯涅耳定律、反多普勒效应等等。电磁波在传播吋相速和群速方向相反

2、，E、H、K三矢量之间呈现左手法则，与电磁波在传统材料（E、H、K三矢量之间呈现右手法则）中传播情况恰好相反，他定义该种材料为LHM材料。由于当时在自然界和实验室屮未能找到这种材料，因此负折射率的问题并未引起大家的关注。在Veslago之后的几十年内，很少有关于负折射率问题的进一步报道。【1】电磁波在左手材料传播特性理论上麦克斯韦方程允许介电常数和磁导率都取负值，因此，麦克斯韦方程对于左手材料仍适用。对于单色平面波，麦克斯韦方程组可以写成如下：女XE=kXH=—@心ES=EXH对于右手材料，由前

3、两式可知，电场E,磁场H,波矢k三者之间构成右手关系，而在左手介质中，波矢k三者之间构成左手关系。波矢k代表了相位传播方向，而能流传播方向S二EXH,代表了群速度。易判断波矢方向和能流方向相反。即相速度和群速度方向相反。逆Doppler频移声波在介质屮传播时，波源和观察者如果发生相对运动，会出现Doppler效应。但是，在左手材料中，相速度和群速方向恰好相反，当波源和观察者相向而行时，观察者接收到的频率会降低，反之，则会提高。从而出现逆Doppler频移。反常Cerenkov辐射[2]反常Cer

4、enkov辐射电动力学告诉我们，在真空中，匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波，而当带电粒子在介质屮做匀速运动时，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,毕业论文文献综述应用物理电磁波在左手材料中的传输特性过去二十年，一种被称为“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，而它的出现却是源于上世纪60年代前苏联科学家的假想。LHM概念的提出1964年前苏联科学家V.G.Veslago教授从Maxwell方

5、程出发，分析了电磁波在拥有负磁导率和负电介常数的材料中传播的情况，对其进行了阐述，如负的切连科夫效应、反斯涅耳定律、反多普勒效应等等。电磁波在传播吋相速和群速方向相反，E、H、K三矢量之间呈现左手法则，与电磁波在传统材料（E、H、K三矢量之间呈现右手法则）中传播情况恰好相反，他定义该种材料为LHM材料。由于当时在自然界和实验室屮未能找到这种材料，因此负折射率的问题并未引起大家的关注。在Veslago之后的几十年内，很少有关于负折射率问题的进一步报道。【1】电磁波在左手材料传播特性理论上麦克斯韦方

6、程允许介电常数和磁导率都取负值，因此，麦克斯韦方程对于左手材料仍适用。对于单色平面波，麦克斯韦方程组可以写成如下：女XE=kXH=—@心ES=EXH对于右手材料，由前两式可知，电场E,磁场H,波矢k三者之间构成右手关系，而在左手介质中，波矢k三者之间构成左手关系。波矢k代表了相位传播方向，而能流传播方向S二EXH,代表了群速度。易判断波矢方向和能流方向相反。即相速度和群速度方向相反。逆Doppler频移声波在介质屮传播时，波源和观察者如果发生相对运动，会出现Doppler效应。但是，在左手材料中

7、，相速度和群速方向恰好相反，当波源和观察者相向而行时，观察者接收到的频率会降低，反之，则会提高。从而出现逆Doppler频移。反常Cerenkov辐射[2]反常Cerenkov辐射电动力学告诉我们，在真空中，匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波，而当带电粒子在介质屮做匀速运动时，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，从而辐射出电磁波，这被称之为Cerenkov辐射。在右手材料川，干涉后形成的波前，即等相位面是一个锥面，电磁

8、波能量沿此锥面的法线方向辐射出去，形成一个向后的锥角，如图1—5-3(a)所示。图1-5-3Cerenkov辐射示意图W代表粒子运动速度方向，9代表能•辐射方向&为两者之间的夹甬)国内外研究现状【3,4】在1998〜1999年，英国科学家Pendry等人在1998〜1999年提出了一种巧妙的设计结构可以实现负的介电系数与负的磁导率。2001年，美国加州大学SanDiego分校的DavidSmith等物理学家根据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