負折射- 維基百科，自由的百科全書

負折射率 負折射 維基百科，自由的百科全書 跳至導覽 跳至搜尋 負折射（英語：Negativerefraction）指的是光束在界面處的折射方向與正常折射方向（正常的折射光線與入射光線在法線異側）相反，即折射光線和入射光線位於法線同側的電動力學現象。

用同時具備負介電常數 ϵ {\displaystyle\epsilon} 和負磁導率 μ {\displaystyle\mu} 的超材料可以得到這一現象。

此時超材料具負折射率。

這樣的材料也被稱作負折射率材料。

負折射會在具備正相速度（正折射率）的介質與負相速度（負折射率）介質的界面處發生。

目次 1負相速度 2負折射率 3折射 4參考資料 5參考閱讀 5.1電磁相互作用 負相速度[編輯] 負相速度是介質中光傳播的一種性質。

負相速度有多種定義，一般按照1958年前蘇聯物理學家Veselago提出的[1]：波向量與坡印廷矢量相反時相速度為負。

因為坡印廷矢量（ E × H {\displaystyle\mathbf{E}\times\mathbf{H}} ）代表了電磁波能量傳播方向，而相速度方向與波向量方向一致。

一般判斷相速度是否為負的方式是看波向量與坡印廷矢量的點積是否為負（即 P → ⋅ k → < 0 {\displaystyle{\vec{P}}\cdot{\vec{k}}<0} ），但這一定義並不協變，也不能推廣為協變形式。

[2] 對於負相速度介質中傳播的平面波，其電場強度 E {\displaystyle\mathbf{E}} ，磁場強度 H {\displaystyle\mathbf{H}} 與波向量 k → {\displaystyle{\vec{k}}} 滿足左手法則而非正常材料中的右手法則。

因此負折射率介質有時也被稱作「左手性材料」。

但由於這一名稱很容易與近年來開始成為熱點的「手性材料」混淆，所以最好棄用。

負折射率[編輯] 負折射與普通折射的比較 平面界面上的負折射動態演示 我們可以選擇不考慮坡印廷矢量和波向量或者傳播光場，而是直接考慮介質的本身屬性的影響：也就是介電常數 ϵ {\displaystyle\epsilon} 和磁導率 μ {\displaystyle\mu} 的值與相速度正負的關係。

ϵ {\displaystyle\epsilon} 和 μ {\displaystyle\mu} 都是複數，它們的虛部不需要是負數也可以在無源介質中實現負折射。

ε和µ的最一般形式的Veselago準則是由Depine和Lakhtakia提出的，[3] 雖然還有不那麼一般的形式存在。

[4]負相速度的Depine-Lakhtakia準則是： ϵ r | μ | + μ r | ϵ | < 0 , {\displaystyle\epsilon_{r}|\mu|+\mu_{r}|\epsilon|<0,} 其中 ϵ r , μ r {\displaystyle\epsilon_{r},\mu_{r}} 分別是 ϵ {\displaystyle\epsilon} 和 μ {\displaystyle\mu} 的實部。

然而負折射（負折射率）與負相速度是截然不同的，無論是在無源介質中，[5]還是有源介質中。

[6] 折射率 n {\displaystylen} 通常由 n = ± ϵ r μ r {\displaystylen=\pm{\sqrt{\epsilon_{r}\mu_{r}}}} 決定，按慣例 n {\displaystylen} 為正平方根。

然而在負折射介質中， n {\displaystylen} 需要取負平方根來表示波向量以及相速度的反向。

嚴格來說，折射率是一個導出量，用來表示波向量與光頻以及光傳播方向的關係，因此 n {\displaystylen} 的符號選擇必須符合物理情形。

折射[編輯] 負折射的原理性表現就是：光線進入介質後折射到法線的同側，如圖中所示。

並且負折射仍然滿足司乃耳定律。

參考資料[編輯] ^V.G.Veselago.Theelectrodynamicsofsubstanceswithsimultaneouslynegativevaluesofεandμ.Sov.Phys.Usp.1968(Russiantext1967),10(4):509–14[2013-10-11].Bibcode:1968SvPhU..10..509V.doi:10.1070/PU1968v010n04ABEH003699.（原始內容存檔於2020-10-27）. 請檢查|date=中的日期值(幫助) ^M.W.McCall.ACovariantTheoryofNegativePhaseVelocityPropagation.Metamaterials.2008,2:92.Bibcode:2008MetaM...2...92M.doi:10.1016/j.metmat.2008.05.001.  ^R.A.DepineandA.Lakhtakia.Anewconditiontoidentifyisotropicdielectric-magneticmaterialsdisplayingnegativephasevelocity.MicrowaveandOpticalTechnologyLetters.2004,41:315.doi:10.1002/mop.20127.  ^P.KinslerandM.W.McCall.Criteriafornegativerefractioninactiveandpassivemedia.MicrowaveandOpticalTechnologyLetters.2008,50:1804.doi:10.1002/mop.23489.  ^T.G.MackayandA.Lakhtakia.Negativerefraction,negativephasevelocity,andcounterpositioninbianisotropicmaterialsandmetamaterials.PhysicalReviewB.2009,79:235121.Bibcode:2009PhRvB..79w5121M.doi:10.1103/PhysRevB.79.235121.  ^J.Skaar.Onresolvingtherefractiveindexandthewavevector.OpticsLetters.2006,31:3372.Bibcode:2006OptL...31.3372S.arXiv:physics/0607104 .doi:10.1364/OL.31.003372.  參考閱讀[編輯] 超材料 負折射率超材料 光子晶體 開口諧振環 電磁交互作用[編輯] 布洛赫波 卡西米爾效應 介電質 電磁學 電磁波、 電動力學 電子遷移率 介電常數 磁導率 波數 阻抗 取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=负折射&oldid=65687103」 分類：​光學基本物理概念隱藏分類：​引文格式1錯誤：日期含有英語的條目 導覽選單 個人工具 沒有登入討論貢獻建立帳號登入 命名空間 條目討論 臺灣正體 不转换简体繁體大陆简体香港繁體澳門繁體大马简体新加坡简体臺灣正體 查看 閱讀編輯檢視歷史 更多 搜尋 導航 首頁分類索引特色內容新聞動態近期變更隨機條目資助維基百科 說明 說明維基社群方針與指引互助客棧知識問答字詞轉換IRC即時聊天聯絡我們關於維基百科 工具 連結至此的頁面相關變更上傳檔案特殊頁面靜態連結頁面資訊引用此頁面維基數據項目 列印/匯出 下載為PDF可列印版 其他語言 EnglishFrançaisதமிழ் 編輯連結