什么是負折射率?何為負折射率?
如果有一個人說,太陽光越是照射我們,我們就會越冷。你肯定認為這個人是個瘋子。這怎么可能呢?太陽光是電磁波,是能量,它傳播到哪里,能量就流動到哪里,所到之處的能量密度(單位面積的能量)肯定會增加。處在陽光中的我們當然會越來越熱了。
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可是我們?nèi)糇哌M某種材料里,就會出現(xiàn)一系列的怪現(xiàn)象。
我們都知道多普勒效應(yīng):光源遠離我們時,我們看到的光的波長會增長,頻率會變短,產(chǎn)生紅移現(xiàn)象;光源靠近我們,則波長變短,產(chǎn)生藍移??墒窃谀撤N材料中,光源靠近我們卻會產(chǎn)生紅移,遠離我們卻是藍移。
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見過無限薄的凸透鏡嗎?現(xiàn)實中的凸透鏡不論是老花鏡還是隱形鏡片,都是有厚度的,有前后兩個界面,無限薄的凸透鏡在現(xiàn)實中存在嗎?存在!這種不尋常的透鏡是2001年英國科學家提出的一種完美透鏡。利用特殊的材料,完美透鏡是可以制作出來的。
光線在一般的透明界面上既會折射也會反射,或者只是反射(全反射)。例如,我們站在河岸上,既會看到水中的魚也會看到自己的倒影。如果某一天,水面一馬平川,沒有任何倒影,你會不會覺得恐怖?某種材料會產(chǎn)生這樣的景象。
光速是不可超越的,可是在某種特殊材料中,卻可以觀察到超光速現(xiàn)象。
又是某種材料,這神秘的特殊材料到底是什么呢?
奇妙的負折射率
它就是現(xiàn)在科學家研究火熱的具有負折射率的材料!
那么,什么是負折射率呢?
且看一般介質(zhì)的折射情況:光穿過不同介質(zhì)的界面時,光的傳播路線會改變,不再是直線傳播。一根筷子插到水中,筷子好像在水面處被折斷了,水中的部分看起來向上彎折了。每個人都很熟悉這個現(xiàn)象,這是由于光從空氣進入水中時,發(fā)生了折射, 光線向下偏折了造成的。折射現(xiàn)象會發(fā)生,是因為光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同造成的,介質(zhì)中的光速越小,介質(zhì)的折射率就越大,偏折就越厲害。水和空氣就是不同的介質(zhì)。
我們一般把真空的折射率定為1,光在真空中的傳播速度與在某種介質(zhì)中的傳播速度的比值,就是這種介質(zhì)折射率的數(shù)值。既然光在真空中的傳播速度最大,那么任何其他介質(zhì)的折射率應(yīng)該都不會小于1,即自然界中介質(zhì)的折射率應(yīng)該都是大于1的正值。所以,光線若是從真空斜射入其他介質(zhì)中,從旁邊看,光線都應(yīng)該是向下偏折的。