电磁波在左手材料中的传输特性【毕业设计】

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1、本科毕业设计（20届）电磁波在左手材料中的传输特性11摘　要【摘要】左手材料就是拥有负的电解常数和负磁导率的新型材料，电磁波在这种材料中传播具有不同寻常的性质。为更深的理解左手材料性质本文从理论上严格推导了左手材料所具有的奇异性质，如负折射率、逆多普勒效应、逆Cerenkov辐射、负Goos-Hanchen位移和BraggRegime带移。以及简要介绍这种新型人工材料背景和最近几年的国内外研究进展。【关键词】左手材料；负介电常数；负磁导率；研究进展Abstract【ABSTRACT】Left-handedmaterial

2、istohaveanegativeelectrolysisandnegativepermeabilityconstantsofnewmaterials,electromagneticwavepropagationinthematerialwithunusualproperties.Left-handedmaterialsforthedeeperunderstandingofthenatureofthistheoryisderivedstrictlyleft-handedmaterialswithsingularprope

3、rties,suchasnegativerefraction,inverseDopplereffect,inverseCerenkovradiation,negativeGoos-HanchendisplacementandtheBraggRegimewiththeshift.Andbriefbackgroundofthisnewtypeofartificialmaterialandtheresearchprogressinrecentyears.【KEYWORDS】RadiationCharacteristicsofE

4、lectromagneticwavesinaLeft-HandedMateria11目　录摘　要IIAbstractII目　录III1引言11.1基本电磁特性22左手材料的奇异特性52.1能流的方向和波矢方向相反52.2反常折射52.3逆Doppler效应62.4反常的Cerenkov效应与光压73成果及展望83.1实验研究进展及其成果83.2展望结语10参考文献12致谢13111引言近年来，人们对一种名叫左手材料的新兴材料表现出很大的兴趣。左手材料在一些微波频段范围内能表现出负折射率，同时具有负的有效电介电常数和磁导率

5、。而自然界不存在同时具有负折射率和负磁导率的材料，因此，左手材料是一种人工复合材料[1]。Veselago首先在1967年预言了左手材料存在的可能性，并从麦克斯韦方程组推导并分析了这种材料的一些不同寻常的物理性质，如相位和群速度方向相反，逆转斯奈尔定律（负折射）和逆多普勒频移等，为此还在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，报道了他的这些新发现。这篇论文引起了一位英国人的关注，1968年被译成英文重新发表在另一个前苏联物理类学术刊物上。但几乎无人意识到，材料世界从此翻开新的一页。左手材料的研究现状与发展趋势(1)左手(负折

6、射率)材料国内外研究现状1968年Veselago从理论上提出了左手材料的概念。所谓左手材料是指对电磁波响应的介电常数和磁导率，在同一频段同时为负的材料，即电磁波在这种材料中传播时它的电场E矢量、磁场B矢量和波矢K服从左手定则，自然界中很少或没有这样的介质。在左手材料中，电磁波的群速度和相速度方向相反，导致左手材料中存在反常SneU定律(即负折射效应)、反常Cherenkov效应和反常Doppler效应[3]等一系列与人们熟悉的现象相反的奇特效应。2000年Smith利用分裂双环谐振器(sRR)结构，首次在微波波段(5G

7、m)获得了人工结构的负折射材料，在正文会详细提到。英国科学家Pendry提出了利用负折射材料实现“超透镜”的设想，进一步激发了对负折射率材料研究的兴趣。2003年12月19日美国《科学》杂志将左手材料列为当年的十大科技进展之一[4]。近几年取得重要的进展，概括起来有以下两个方面：1)负折射率材料的研究①沿着Pcnary的SRR思路，设计不同的环状结构，以提高负折射的频率范围。利用电磁波与微结构金属环路形成共振，实现负介电常数和负磁导率，以英国ImperialCollege的Pendry和UCSD的Smith研究组为代表。

8、目前，已取得的重要进展是将负折射的频率提高到了红外的波段达到100吁Iz和200ⅡIz。②利用光子晶体，通过强散射实现光波群速度的负折射。主要的进展是利用光子晶体负折射效应实现了微波及红外波段的平面透镜成像，研究机构以lVllT和Iowa州立大学为代表。③微结构晶体的方案：离子型声子晶体是一类由铁电、压电材料构成的，