【問題】負折射率


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上課時聽老師討論到負折射率的物質

光線進入不同介質所折射的光會在法線的另一側

但當光線進入折射率為負的介質時,則折射光會在法線的同一側!

為何會產生這種現象?

另外一個疑問是,那光要轉這麼大的彎的情況下,在折射點的光不就超越光速了@@!

我自己的想法是那種負折射率的介質會產生排斥光的特性

也就是說當光非常接近此介質時,會產生緩速的效果

如此一來斜射的光線原本比較接近介質的那一側因為緩速的效果而讓另一側的速度超過去了

不過這又有矛盾存在

因為當令一側的光跟原本那側的光與介質同距離時,速度應該會被同時減緩

也就是頂多造成與法線趨近於平行的狀況

不知各位的想法如何?

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其實偷偷估狗一下就有了

http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=387

[Apr 20, 2001]

物理:負折射率的物質

編輯 CCLo 報導

一年前美國加州大學聖地牙哥分校(UCSD)的物理學家製造出負介電常數與負磁導係數的物質。現在﹐同一組科學家更進一步製造出負折射率的物質。

早在1960年代俄國科學家 Victor Veselago 就提出左手物質(left-handed material)的理論(註一)﹐然而直到去年才由UCSD的Sheldon Schultz 與 David Smith 等人成功的使用銅線與銅環製造出微波段的左手物質。負折射率是左手物質的奇異特性之一﹐然而這Schultz等人所製造出的物質只在一維上展現出左手性質﹐因此無法呈現出負折射率的特性。

最近﹐同一組科學家藉著電腦設計的幫助﹐製造出在可以在二維展現出左手性質的微波段左手物質 (Shelby et al., Science, 6 April 2001) 。這種新的材料由銅線與銅環嵌在圍成方格狀的玻璃纖維薄片中所組成(註二)。當微波射進這樣的物質之後其群速 (group velocity)與相速(phase velocity)方向是相反的﹐因此產生了負的折射率。

這種負折射率材料有很高的應用價值:比如說﹐可以用來製造高指向性的天線。對通訊科技將有很大的貢獻。

註一:

俄國科學家 Victor Veselago 在 1960 年代所提出:如果一個物質的介電常數 (electric permittivity) 與磁導係數 (magnetic permeability) 的質都是負的﹐則光行經其中時會產生逆杜普勒效應﹐逆司乃耳 (Snell effect) 效應與逆 Cerenkov radiation。 這種物質稱作左手物質(left-handed material)﹐乃因電磁波在此物質中的行進方向與電磁場的關係必須以左手描述而非一般物質所遵守的右手定則。

註二:

請見UCSD關於本實驗的網站-- Experimental Verification of a Negative Index of Refraction

參考來源:

AIP Physics News Update 524 #2

相關連結:

UCSD: Experimental Verification of a Negative Index of Refraction

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