什么是負折射率?何為負折射率?
如果有一個(gè)人說(shuō),太陽(yáng)光越是照射我們,我們就會(huì )越冷。你肯定認為這個(gè)人是個(gè)瘋子。這怎么可能呢?太陽(yáng)光是電磁波,是能量,它傳播到哪里,能量就流動(dòng)到哪里,所到之處的能量密度(單位面積的能量)肯定會(huì )增加。處在陽(yáng)光中的我們當然會(huì )越來(lái)越熱了。
(圖片來(lái)源自網(wǎng)絡(luò ),僅供參考)
可是我們若走進(jìn)某種材料里,就會(huì )出現一系列的怪現象。
我們都知道多普勒效應:光源遠離我們時(shí),我們看到的光的波長(cháng)會(huì )增長(cháng),頻率會(huì )變短,產(chǎn)生紅移現象;光源靠近我們,則波長(cháng)變短,產(chǎn)生藍移??墒窃谀撤N材料中,光源靠近我們卻會(huì )產(chǎn)生紅移,遠離我們卻是藍移。
(圖片僅供參考)
見(jiàn)過(guò)無(wú)限薄的凸透鏡嗎?現實(shí)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(gè)界面,無(wú)限薄的凸透鏡在現實(shí)中存在嗎?存在!這種不尋常的透鏡是2001年英國科學(xué)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(lái)的。
光線(xiàn)在一般的透明界面上既會(huì )折射也會(huì )反射,或者只是反射(全反射)。例如,我們站在河岸上,既會(huì )看到水中的魚(yú)也會(huì )看到自己的倒影。如果某一天,水面一馬平川,沒(méi)有任何倒影,你會(huì )不會(huì )覺(jué)得恐怖?某種材料會(huì )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(guān)察到超光速現象。
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
它就是現在科學(xué)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(guò)不同介質(zhì)的界面時(shí),光的傳播路線(xiàn)會(huì )改變,不再是直線(xiàn)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(lái)向上彎折了。每個(gè)人都很熟悉這個(gè)現象,這是由于光從空氣進(jìn)入水中時(shí),發(fā)生了折射, 光線(xiàn)向下偏折了造成的。折射現象會(huì )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)的折射率應該都不會(huì )小于1,即自然界中介質(zhì)的折射率應該都是大于1的正值。所以,光線(xiàn)若是從真空斜射入其他介質(zhì)中,從旁邊看,光線(xiàn)都應該是向下偏折的。