新颖材料课件配套讲稿

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1、Atfirst,let’swatchapieceofmovie.Yes,todayIwilltalkaboutMysteriousnegativeindexmetamaterials神秘的超颖材料超颖材料使光线发生在自然的状态下不会发生的折射或弯曲。超颖材料,是人造的、折射率结构具有负值的超过某一频率范围的材料。这并没有出现在任何已知的天然材料中,因此只有工程设计结构能得到超颖材料。在众多说明中超颖材料泛指:任何合成的有着不同寻常的折射性能的材料。超颖物质具有负值的折射率，经常被被使用的几个别名有:“左手材料,反向波材料,负折射率媒体

2、,双重否定(DNG)超颖材料以及其他类似的名字”。首先我们来谈谈超颖材料的历史。超颖材料是由前苏联理论家维克多Veselago于1967年首次提出的。左手或负折射率材料被提出是为了展示其光学性质与玻璃、空气、和其他我们日常生活中材料相反。他在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现，即：当ε和μ都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料(left-handedmaterials,LHM)，同时指出，电磁波在左手材料中的行为与在右手材料中相反，比如光的负折射、负

3、的切连科夫效应、反多普勒效应等等。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。左手材料的研究发展并不一帆顺。在这一具有颠覆性的概念被提出后的三十年里，尽管它有很多新奇的质，但由于只是停留在理论上，而在自然界中并未发现实际的左手材料，所以，这一怪诞的假设并没有立刻被人接受，而是处于几乎无人理睬的境地，直到时光将近本世纪时才开始出现转机2001年，美国加州大学SanDiego分校的DavidSmith等物理学家根据Pendry等人的建议，利用以铜为

4、主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质，他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，微波以负角度偏转，从而证明了左手材料的存在。　　接着我们就来细说下超颖材料的物理性质一负折射率介电常数和磁导率是用于描述物质电磁性质的基本物理量，决定着电磁波在物质中的传播特性。在自然界中，所有物质的介电常数（ε）和磁导率（μ）都为正值。左手材料这种新型材料的非常之处，是其具有一种逆变能力，能使主导着普通材料行为的许多物理特性产生逆变。比如说负折射率就是其最大特征二逆多普勒效应Whoknowthedifferentbetween

5、thetwopictures?在右手材料中，当波源和观察者之间的距离增加时，比如反射面相对于波源后时，观察到的反射波的频率会减小，这就是多普勒效应。但在左手材料内，观察到的反射波的频率会加。三.反常切伦柯夫辐射当带电粒子在介质中匀速运动时会在其周围引起诱导电流，诱导电流激发次波，当粒子速度超过介质中光速时，这些次波与原来粒子的电磁场互相涉，从而辐射出电磁场，称为切伦柯夫辐射。左图是右手材料右图是左手材料。右手介质中，电磁波的能量沿此锥面的法线方向辐射出去，是向前辐射的，形成一个向后的锥角；而在左手介质中，能量的传播方向与相速度相反，因

6、而辐射将背向粒子的运动方向发出，辐射方向形成一个向前的锥角。独特的性质决定了左手材料的特殊用途一军事领域克斯韦方程经坐标系统变换后能够提供特定分布的折左手材料用于电磁波隐身。可用于武器隐身和制作隐身衣。比如可以用在F-22Raptor（猛禽）什么的二日常生活高指向性的天线——通讯系统，如手机。完美透镜——超分辨，资料储存媒介。研究现状2001年首次制造出在微波波段的左手材料2003年是左手材料研究获得多项突破的一年。美国科学家在实验中直接观测到了负折射定律。左手材料的研究进入了美国《科学》杂志评出的2003年度全球十大科学进展，引起全

7、球瞩目。2004年2月，俄罗斯物理学家研制成功一种具有超级分辩率的镜片。同年，加拿大科学家制造出一种左手镜片。两国科学家的研究成果被美国物理学会评为2004年度国际物理学会最具影响的研究成果。2004年实现了左手介质超平面成像实验2009年成功研制出微波段新“隐形衣”展望左手材料提出后，其特异的性质为众多科学工作者开拓出一个全新的领域，引起国际上的极大关注。随着左手材料研究的发展，许多原有的技术将得到新的发展和突破。对左手材料的研究已经成为国际科学界关注的热点，它吸引了许多科学研究者的兴趣，未来左手材料在科技进步和工程应用上必将发挥出

8、其巨大的作用。