“左手材料”是指一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。电磁波在其传播时，波矢k、电场E和磁场H之间的关系符合左手定律

"左手材料"简介

已有 856 次阅读2011-1-31 20:04|个人分类:科学知识|系统分类:科研笔记|关键词:左手材料，右手材料，磁导率，介电常数

左手材料（Left-Handed Metamaterials）是近年来材料科学和物理学领域的研究热点之一。谈到左手材料，还得先从右手材料说起。在经典电动力学理论中，介电材料的电磁特性由介电常数ε和磁导率μ两个宏观参数描述。自然界中物质的ε和μ都是正数，当电磁波穿越其中时，描述电磁波传播特征的三个物理量电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标呈一一对应的右手螺旋关系，这就是物理学中经典的“右手定则”。这种规律被认为是物质世界的常规，是物理界不可动摇的基本定律，相应地，自然界中存在的符合“右手定则”的介电材料即为右手材料。
在经典电动力学中，如果物质的ε和μ一正一负，电磁波将无法在其中传播。但是，如果ε和μ两者都是负数时，情况会怎样呢？ 1968年，前苏联物理学家Veselago等人首次提出了大胆的假设，即如果人们能够制造出介电常数ε和磁导率μ均为负值的材料，那么“右手定则”将被推翻，取而代之的是电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标呈一一对应关系的左手螺旋关系。至此，原本看似天经地义的物理学常规定律“右手定则”开始遭遇颠覆性的挑战。但是，由于当时Veselago等人的工作还仅限于纯理论性的研究，自然界中并未发现这类材料，也没有在实验中得到进一步验证，因此这一假设在学术领域长期未被接受。
“左手材料”是指一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。电磁波在其传播时，波矢k、电场E和磁场H之间的关系符合左手定律，因此称之为“左手材料”。它具有负相速度、负折射率、理想成像、逆Doppler频移、反常Cerenkov辐射等奇异的物理性质。“左手材料”颠倒了物理学的“右手规律”，而后者描述的是电场与磁场之间的关系及其波动的方向。