左手材料和负折射

第35卷　第1期曲阜师范大学学报Vol.35　No.1

Journal　of　Qufu　Normal　UniversityJan.20092009年1月

左手材料和负折射

吴闻迪,　王召兵,　吴福全,　李杰斌

①

①

①

②

(①曲阜师范大学激光研究所,273165,曲阜市;②日照市实验高中,276800,山东省日照市)

　　摘要:就上世纪60年代关于其理论预言开始,着重介绍了左手材料和负折射现象的基本原理及主要应

用,并结合近几年的研究成果,指出在结构设计和理论完善等方面仍需进一步研究.

关键词:左手材料;完美透镜;负折射

中图分类号:O436　　　文献标识码:A　　　文章编号:100125337(2009)0120060205

1　引　言

上世纪中叶,人们传统的考虑电动力学知识,一般视物质的介电常数和磁导率同时为正,或其中的

一个为负,比如:在气态等离子区,可以有0,0;而另一方面,,,.1968年,G上推导了ε,μ性,并预言了左手物质所具有的特殊性质.但在之后的30年间,由于自然界中并未寻找到这种物质,对左手材料的研究一度处于停滞阶段.1998年,英国皇家科学院的PendyJB提出了一种利用金属线和开口谐振环周期性规则排列来制作左手材料的设计思路,并于2000年提出了利用左手材料制作

[4]

完美透镜的理论.美国加州大学圣迭戈分校的SmithDR研究小组在PendryJB研究理论的基础上,在实验室利用铜线制成的环共振器和线导结构所组成的二维阵列中首次观测到了微波的负折射现象,从而重新点燃了人们对左手材料研究的热情.近几年,关于左手材料及其特征的研究取得了很大的进展.本文着重介绍左手材料和负折射现象的一些基本原理及主要应用,以让更过的人了解这一新领域的研究与进展,并参与研究的行列.

[5]

[3]

[1-2]

k与频率ω的关系为,

k

2

=

ω2

2

n

2

(1)

n,n

2

με(2)

导率ε和介电常数μ同时为负值时,(1)式中的各量之间的关系并不改变,VeselagoVG对这种结果作出了几种推论,其中一

μ<0.种便是是否有某种物质能够同时满足ε<0、

μ的关系需依据Maxwell方程探究ε、

×E=- ×H=

B=μH

D =εE

_

_

___

_

c9t

c9t

(3)

对于单色波来说,Maxwell方程可表示为,

__

ω_ω_

[K×E]=H,[K×E]=-H,_

_

cc

(4)

由上式可看出,通常情况下,当ε>0,μ>0时,E,

H,k将形成一组右手关系;而当ε<0,μ<0时,E,H,k将形成一组左手关系,因此,ε,μ同时小于0的

材料被称为左手材料.

2　左手材料

单色波在均匀的各向同性物质中传播,波矢量

　　3收稿日期:2008204204

对于电磁波能量的传输行为,主要用Poynting矢量S表示.

　作者简介:吴闻迪,男,19842,硕士研究生;研究方向:左手材料和新型偏光器件设计.E2mail:wuwendi_200@163.com.

王召兵,男,1972-,博士,副教授,硕士生导师;研究方向:现代光学测试和飞秒激光.E2mail:zhaobingwang@yahoo.com.cn.