Sunumun bireysel slaytlarla açıklaması:

1 slayt

Slayt açıklaması:

Metamalzemeler ve nanoteknoloji Fizikçiler şaşırtıcı özelliklere sahip malzemelerin nasıl yapılacağını öğrendiler. Nanoteknoloji kullanılarak oluşturulan malzemelerin ince filmlerinde ortaya çıkan, şeffaf ortamdaki ışığın toplam iç yansıması olgusu, ultra kısa lazer ve radyo darbelerini kontrol etmek için kullanılabilir. Ve bir nesneye uygulanan bu malzemelerin kaplamaları onu "görünmez" hale getirebilir.

2 slayt

Slayt açıklaması:

Negatif kırılma indeksi. Negatif kırılma indisine sahip bir malzeme ile sınırda ışığın kırılması. A. Doğada, iki ortamın sınırını geçerken, üzerine eğik olarak gelen bir ışın, hareketini her zaman orijinal yönde, sadece biraz farklı bir açıyla - kırılma indislerinin oranına bağlı olarak daha büyük veya daha küçük - sürdürür. B. Negatif kırılma indisine sahip bir meta malzeme ile sınırı geçerken, ışın kesişme noktasında dikeyden "yansımış" gibi görünür - yani meta malzemeye doğru hareket etmeye devam eder, ancak üstten düşerse sola doğru daha aşağıya, sağa değil sola doğru gidecektir.

3 slayt

Slayt açıklaması:

Snell Yasası: Kırılma indisi negatifse ışın diğer yönde kırılır.

4 slayt

Slayt açıklaması:

"Doğal olmayan?" Doğada negatif kırılma indisine sahip hiçbir malzeme bulunmadığından bu tür ortamların işleyişini gösteren resimler "doğal değil" görünüyor.

5 slayt

Slayt açıklaması:

Metamalzeme elemanlarının 10-100 nm boyutunda (dalga boyundan çok daha az) olması gerekir.

6 slayt

Slayt açıklaması:

Optik mikroskop Manchester ve Singapurlu fizikçiler, 50 nanometrelik görüntü ayrıntılarını çözebilen, rekor kıran çözünürlüğe sahip bir optik mikroskop tasarladılar. Yeni "nanoskop" aynı prensipte çalışıyor ancak metamateryalleri kullanmıyor; bunların yerini birkaç mikrometre çapında, örneğin silikon dioksitten yapılmış basit şeffaf küreler alıyor. Yapılan deneyler, bu tür kürelerin numunelerin yüzeyine yerleştirilmesinin görüntülerin kalitesini önemli ölçüde artırdığını ikna edici bir şekilde kanıtlıyor."Balık ağının" diyagramı ve mikrografı,

7 slayt

Slayt açıklaması:

Bilim adamları yeni bir "görünmezlik pelerini" yarattılar. Yeni bir görünmezlik pelerini tasarımı önerildi: cam silindirlerden oluşuyor ve 15 mikron çapında bir metal çubuğu "gizleyebiliyor". Bununla birlikte, bu tür camların arkasına yalnızca kızılötesi gözden saklanmak mümkün olacaktır: daha geniş bir dalga boyu aralığında görünmezlik henüz sağlanamamıştır.

8 slayt

Slayt açıklaması:

Görünmez Şapka Görünmezlik şapkası şimdiye kadar masalların ve bilim kurgu yazarlarının koruyucusuydu. Ancak son zamanlarda her şey değişti ve "görünmezliğin sınırı" arayışı bazı fizikçilerin en sevdiği eğlence haline geldi - bilimde umut verici yeni bir yön. Science ve Nature'daki iki yayın, ışık ışınlarının "yanlış" yönde büküldüğü ve geride hiçbir şey kalmayacak noktaya kadar emilmediği toplu nanomateryalleri tanımlıyor. Şimdiye kadar güçlü emilim ana sorunlardan biri olmuştur.

Yani süpervital kristallerin katedralleri
Vicdanlı örümcek ışığı,
Kaburgaları çözüp tekrar
Tek bir pakette toplanır.
O. Mandelstam

Çocukların problemi “Hangisi daha ağırdır, bir kilo pamuk mu yoksa bir kilo demir talaşı mı?” sadece geri zekalı bir birinci sınıf öğrencisinin kafasını karıştırır. Konu hakkında spekülasyon yapmak çok daha ilginç: "İnce öğütülmüş pamuk yünü ile demir talaşlarını dikkatlice karıştırırsak elde edeceğimiz malzeme hangi özelliklere sahip olur?" Sezgisel olarak açıktır: Bu soruyu cevaplamak için demir ve pamuk yününün özelliklerini hatırlamanız gerekir; bundan sonra ortaya çıkan malzemenin büyük olasılıkla örneğin bir mıknatıs ve suyun varlığına tepki vereceğini güvenle söyleyebilirsiniz. Ancak çok fazlı bir malzemenin özellikleri her zaman yalnızca onu oluşturan bileşenlerin özellikleri tarafından mı belirlenir? Bu soruyu olumlu cevaplamak isterim çünkü elektrik akımını ileten bir dielektrik karışımı (örneğin talaş ve köpük topları) hayal etmek zordur.

“Bu ancak masallarda olur!” - birinci sınıf öğrencisi, çocuk masallarından her türlü sinek mantarını, kurbağa bacaklarını ve yarasa kanatlarını karıştırarak sihirli özellikleri kesin olarak söylenen sihirli tozları alan çok sayıda büyücüyü ve büyücüyü hatırlayarak kendini rehabilite etmeye çalışacak. , sinek mantarlarının ve kurbağa bacaklarının karakteristik özelliği değildir. Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde, modern bilim, oldukça sıradan malzemelerin kombinasyonunun, özellikleri yalnızca kullanılan bileşenlerin doğasında olmayan, aynı zamanda prensipte doğada bulunamayan ve göründüğü gibi nesneler yaratmayı nasıl mümkün kıldığına dair örnekleri biliyor. İlk bakışta fizik kanunları tarafından yasaklanmıştır. Birinci sınıf öğrencisi “Bu bir mucize!” diyecek. "Hayır, bunlar metamalzemeler!" - modern bir bilim adamı itiraz edecektir. Ve her ikisi de kendi açılarından haklı olacaktır çünkü klasik bilim açısından metamalzemeler gerçek mucizeler yaratma yeteneğine sahiptir. Ancak metamateryal yaratma süreci de büyüye benzer çünkü Bir meta materyalin bileşenlerini basitçe karıştırmak yeterli değildir; bunların uygun şekilde yapılandırılması gerekir.

Metamalzemeler, özellikleri, bileşenlerinin bireysel fiziksel özelliklerinden ziyade mikroyapıları tarafından belirlenen kompozit malzemelerdir. "Metamalzemeler" terimi özellikle doğada bulunan nesnelerin karakteristik özelliği olmayan özellikler sergileyen kompozitler için sıklıkla uygulanır.

Son zamanlarda en çok tartışılan meta malzeme türlerinden biri, negatif kırılma indisine sahip nesnelerdir. Okul fizik dersinden ortamın kırılma indisinin ( N) ortamdaki elektromanyetik radyasyonun faz hızının kaç katı olduğunu gösteren bir niceliktir ( V) ışığın boşluktaki hızından daha az ( C): n=c/V. Vakumun kırılma indisi 1'e eşittir (aslında bu tanımdan gelir), oysa çoğu optik ortam için bu değer daha yüksektir. Örneğin, sıradan silikat camın kırılma indeksi 1,5'tir; bu, ışığın camın içinde vakuma göre 1,5 kat daha az bir hızda yayıldığı anlamına gelir. Elektromanyetik radyasyonun dalga boyuna bağlı olarak değerin N değişebilir.

Çoğu zaman, bir malzemenin kırılma indisi, iki optik ortam arasındaki arayüzde ışık kırılmasının etkisi dikkate alındığında hatırlanır. Bu fenomen Snell yasasıyla açıklanmaktadır:

n 1 sinα = n 2 sinβ,

burada α, kırılma indeksi n 1 olan bir ortamdan gelen ışığın geliş açısıdır ve β, kırılma indeksi n 2 olan bir ortamda ışığın kırılma açısıdır.

Doğada bulunabilen tüm ortamlar için, gelen ve kırılan ışık ışınları, kırılma noktasında ortamlar arasındaki arayüze geri yüklenen normalin zıt taraflarındadır (Şekil 1a). Ancak, Snell yasasına resmi olarak n2'yi koyarsak<0, реализуется ситуация, которая еще до недавнего времени казалась физикам абсурдной: лучи падающего и преломленного света находятся по одну сторону от нормали (Рис.1б).

Negatif kırılma indisine sahip benzersiz malzemelerin varlığının teorik olasılığı, neredeyse 40 yıl önce Sovyet fizikçisi V. Veselago tarafından işaret edildi. Gerçek şu ki, kırılma indisi maddenin diğer iki temel özelliği olan dielektrik sabiti ε ve manyetik geçirgenlik μ ile basit bir ilişkiyle ilişkilidir: n 2 = ε·μ. Bu denklemin n'nin hem pozitif hem de negatif değerleri tarafından karşılanmasına rağmen, bilim adamları uzun süre ikincisinin fiziksel anlamına inanmayı reddettiler - ta ki Veselago n'yi gösterene kadar< 0 в том случае, если одновременно ε < 0 и μ < 0.

Negatif dielektrik sabitine sahip doğal malzemeler iyi bilinmektedir - plazma frekansının (metalin şeffaf hale geldiği) üzerindeki frekanslardaki herhangi bir metal. Bu durumda ε< 0 достигается за счет того, что свободные электроны в металле экранируют внешнее электромагнитное поле. Гораздо сложнее создать материал с μ < 0, в природе такие материалы не существуют. Именно по этой причине работы Веселаго долгое время не привлекали должного внимания научной общественности. Прошло 30 лет, прежде чем английский ученый Д.Пендри (John Pendry) в 1999 г. показал, что отрицательная магнитная проницаемость может быть получена для проводящего кольца с зазором. Если поместить такое кольцо в переменное магнитное поле, в кольце возникнет электрический ток, а на месте зазора возникнет дуговой разряд. Поскольку металлическому кольцу можно приписать индуктивность L, а зазору соответствует эффективная емкость С, систему можно рассматривать как простейший колебательный контур с резонансной частотой ω 0 ~ 1/(LC) -1/2 . При этом система создает собственное магнитное поле, которое будет положительным при частотах переменного магнитного поля ω < ω 0 и отрицательным при ω > ω 0 .

Böylece elektromanyetik radyasyonun hem elektriksel hem de manyetik bileşenlerine olumsuz yanıt veren sistemler mümkündür. David Smith liderliğindeki Amerikalı araştırmacılar, 2000 yılında her iki sistemi tek materyalde birleştiren ilk kişiler oldu. Oluşturulan meta malzeme ε'dan sorumlu metal çubuklardan oluşuyordu.< 0, и медных кольцевых резонаторов, благодаря которым удалось добиться μ < 0. Несомненно, структуру, изображенную на Рис.2, сложно назвать материалом в традиционном смысле этого слова, поскольку она состоит из отдельных макроскопических объектов. Между тем, данная структура «оптимизирована» для микроволнового излучения, длина волны которого значительного больше отдельных структурных элементов метаматериала. Поэтому с точки зрения микроволн последний также однороден, как например, оптическое стекло для видимого света. Последовательно уменьшая размеры структурных элементов можно создавать метаматериалы с отрицательным показателем преломления для терагерцового и инфракрасного диапазонов спектра. Ученые ожидают, что благодаря достижениям современных нанотехнологий в самое ближайшее время будут созданы метаматериалы и для видимого диапазона спектра.

Fizik açısından bakıldığında, negatif kırılma indisine sahip meta malzemeler, geleneksel malzemelerin antipotlarıdır. Negatif bir kırılma indisi durumunda, elektromanyetik radyasyonun faz hızı tersine döner; Doppler kayması ters yönde meydana gelir; Hareket eden yüklü bir parçacıktan gelen Çerenkov radyasyonu ileri değil, geriye doğru meydana gelir; yakınsak mercekler ıraksak hale gelir ve bunun tersi de geçerlidir... Ve tüm bunlar, negatif kırılma indisine sahip meta malzemeler için mümkün olan şaşırtıcı olayların yalnızca küçük bir kısmıdır. Bu tür malzemelerin pratik kullanımı, her şeyden önce, bunlara dayalı terahertz optikleri oluşturma olasılığı ile ilişkilidir; bu da, meteoroloji ve oşinografinin gelişmesine, yeni özelliklere ve her türlü hava koşuluna sahip radarların ortaya çıkmasına yol açacaktır. navigasyon araçları, parçaların kalitesinin uzaktan teşhisi için cihazlar ve giysi altındaki silahları tespit etmenize olanak tanıyan güvenlik sistemleri ve benzersiz tıbbi cihazlar.

Edebiyat

Dr. Smith, W.J. Padilla, DC Vier, S.C. Nemat-Nasser, S. Schultz, Eşzamanlı Negatif Geçirgenlik ve Geçirgenlik ile Kompozit Ortam, Fiziksel İnceleme Mektupları 84 (2000) 4184.

MOSKOVA,26 Eylül - RIA Novosti, Olga Kolentsova. Bazen modern teknolojinin başarıları sihirle karıştırılabilir. Ancak sihir yerine kesin bilim işe yarar. Sonuçları "peri masalı niteliklerinin" özelliklerinin bir örneği olarak hizmet edebilecek araştırma alanlarından biri, metamateryallerin geliştirilmesi ve yaratılmasıdır.

Tamamen fiziksel bir bakış açısına göre, metamalzemeler, doğada ulaşılamayan elektromanyetik veya optik özelliklere sahip, yapay olarak oluşturulmuş ve özel olarak inşa edilmiş yapılardır.İkincisi, onları oluşturan maddelerin, yani yapının özellikleri bile tarafından belirlenmez.Sonuçta, evler görünüm olarak benzer aynı malzemelerden yapılabilir, ancak birinin ses yalıtımı farklı olacak ve diğerinde karşı daireden komşunuzun nefesini bile duyacaksınız. İşin sırrı nedir? Yalnızca inşaatçının sağlanan fonları yönetme yeteneğinde.

Şu anda malzeme bilimcileri, fiziksel yasaların sınırlarını aşmasa da, özellikleri doğada bulunmayan birçok yapıyı zaten oluşturmuşlardır. Örneğin, oluşturulan meta malzemelerden biri, ses dalgalarını o kadar mükemmel bir şekilde kontrol edebiliyor ki, küçük bir topu havada tutabiliyor. “Yılan” şeklinde döşenen, termoplastik çubuklarla doldurulmuş tuğlalar kullanılarak birleştirilen iki ızgaradan oluşur. Ses dalgası, bir mercekteki ışık gibi odaklanır ve araştırmacılar, artık optik kullanarak bir ışık ışınının yolunu değiştirdikleri için, bu cihazın, sesin yönünü değiştirme becerisine kadar sesin kontrolünü geliştirmelerine olanak sağlayacağına inanıyorlar.

© İllüstrasyon RIA Novosti'ye aittir. A. Polyanina

© İllüstrasyon RIA Novosti'ye aittir. A. Polyanina

Başka bir metamateryal kendini yeniden düzenleyebilir. Nesne, ellerin yardımı olmadan ondan monte edilir, çünkü şekil değişikliği programlanabilir! Böyle bir "akıllı" malzemenin yapısı, her bir duvarı iki dış polietilen tereftalat katmanından ve bir iç çift taraflı yapışkan bant katmanından oluşan küplerden oluşur. Bu tasarım, bir nesnenin şeklini, hacmini ve hatta sertliğini değiştirmenize olanak sağlar.

Ancak en şaşırtıcı özellikler, gerçekliğin görsel algısını değiştirebilen optik metamalzemelerdir. İnsan gözünün görebileceği dalga boyu aralığında “çalışırlar”. Bilim adamları, görünmezlik pelerininin yapılabileceği bir kumaşı bu tür malzemelerden yarattılar.

Doğru, şu ana kadar optik aralıkta yalnızca bir mikro nesne görünmez hale getirilebiliyor.

Negatif kırılma açısına sahip bir malzeme yaratma olasılığı, 1967'de Sovyet fizikçi Viktor Veselago tarafından tahmin edilmişti, ancak bu tür özelliklere sahip gerçek yapıların ilk örnekleri ancak şimdi ortaya çıkıyor. Negatif kırılma açısı nedeniyle ışık ışınları bir nesnenin etrafında bükülerek onu görünmez hale getirir. Böylece gözlemci yalnızca “harika” pelerini giyen kişinin arkasından neler olup bittiğini fark eder.

© Fotoğraf: Xiang Zhang grubu, Berkeley Laboratuvarı/UC Berkeley

© Fotoğraf: Xiang Zhang grubu, Berkeley Laboratuvarı/UC Berkeley

Optik metamalzemelerin yaratılmasındaki en son başarı, NUST MISIS'ten Rus bilim adamlarına aittir. Üstelik en yaygın "içerikler" kullanıldı - hava, cam ve su. Bilim adamlarının çalışmaları dünyanın en yüksek puan alan dergilerinden biri olan Scientific Reports'ta yayınlandı. Yayın Evi Doğa. NUST MISIS Süper İletken Meta Malzemeler Laboratuvarı'nda araştırmacı, Teknik Bilimler Adayı olan Alexey Basharin, "Bu tür her numune binlerce avroya mal olabilir" diye vurguladı. — Ayrıca böyle bir sistemi oluştururken en yüksek hassasiyetteki aletlerin kullanılmasıyla bile hata olasılığı çok yüksektir.Ancak optik (400-700 nm) değil radyo içeren daha büyük ölçekli bir malzeme oluşturursanız dalgalar (7-8 cm uzunluğunda), sürecin fiziği Bu ölçeklendirme değişmeyecek, ancak bunları oluşturma teknolojisi daha basit hale gelecektir."

Çalışmanın yazarları, oluşturulan yapıların özelliklerini inceleyerek bu tür maddelerin çeşitli pratik uygulamalara sahip olduğunu gösterdi: Her şeyden önce bunlar karmaşık moleküllerin sensörleridir, çünkü ikincisi metamalzeme alanına girerken başlar. parıltı. Bu şekilde, örneğin adli tıp biliminin gelişimi üzerinde potansiyel olarak önemli bir etkiye sahip olabilecek tek moleküller bile belirlenebilir. Ek olarak, böyle bir metamateryal, belirli bir uzunluktaki ışığı gelen radyasyondan izole ederek bir ışık filtresi olarak da kullanılabilir.Aynı zamanda ultra güvenilir manyetik hafıza oluşturmanın temeli olarak da uygulanabilir, çünkü metamateryal hücrelerin yapısı onları engeller. Mıknatıslanmanın birbirine ters çevrilmesi ve dolayısıyla bilgi kaybı.

Işık hızı oranı İle vakumdan faz hızına v Ortamdaki ışık:

isminde mutlak kırılma indisi bu ortam.

ε - bağıl dielektrik sabiti,

μ - bağıl manyetik geçirgenlik.

Vakum dışındaki herhangi bir ortam için değer Nışığın frekansına ve ortamın durumuna (sıcaklığı, yoğunluğu vb.) bağlıdır. Seyreltilmiş ortamlar için (örneğin normal koşullar altındaki gazlar).

Çoğu zaman, bir malzemenin kırılma indisi, iki optik ortam arasındaki arayüzde ışık kırılmasının etkisi dikkate alındığında hatırlanır.

Bu fenomen anlatılıyor Snell Yasası:

burada α, kırılma indisine sahip bir ortamdan gelen ışığın geliş açısıdır n 1 ve β kırılma indeksi olan bir ortamda ışığın kırılma açısıdır n 2.

Doğada bulunabilen tüm ortamlar için, gelen ışınlar ve kırılan ışık, kırılma noktasında ortamlar arasındaki arayüze geri dönen normalin zıt taraflarındadır. Ancak resmi olarak Snell yasasını yerine koyarsak n 2<0 , şu durum gerçekleşir: Gelen ışınlar ve kırılan ışık normalin bir tarafındadır.

Negatif kırılma indisine sahip benzersiz malzemelerin varlığının teorik olasılığı, neredeyse 40 yıl önce Sovyet fizikçisi V. Veselago tarafından işaret edildi. Gerçek şu ki, kırılma indisi maddenin diğer iki temel özelliği olan dielektrik sabiti ile ilişkilidir. ε ve manyetik geçirgenlik μ basit bir ilişkiyle: n 2 = ε·μ. Bu denklemin n'nin hem pozitif hem de negatif değerleri tarafından karşılanmasına rağmen, bilim adamları uzun süre ikincisinin fiziksel anlamına inanmayı reddettiler - ta ki Veselago bunu gösterene kadar N< 0 aynı anda olması durumunda ε < 0 Ve μ < 0 .

Negatif dielektrik sabitine sahip doğal malzemeler iyi bilinmektedir - plazma frekansının (metalin şeffaf hale geldiği) üzerindeki frekanslardaki herhangi bir metal. Bu durumda ε < 0 metaldeki serbest elektronların dış elektromanyetik alanı koruması nedeniyle elde edilir. ile malzeme yaratmak çok daha zordur. μ < 0 Bu tür maddeler doğada mevcut değildir.

İngiliz bilim adamı John Pendry'nin 1999'da boşluklu iletken bir halka için negatif manyetik geçirgenliğin elde edilebileceğini göstermesi 30 yıl sürdü. Böyle bir halkayı alternatif bir manyetik alana yerleştirirseniz, halkada bir elektrik akımı ortaya çıkacak ve boşlukta bir ark deşarjı görünecektir. Endüktans metal bir halkaya atfedilebildiğinden L ve boşluk etkin kapasitansa karşılık gelir İLE sistem rezonans frekansına sahip basit bir salınım devresi olarak düşünülebilir. ω 0 ~ 1/(LC) -1/2. Bu durumda sistem, alternatif manyetik alanın frekanslarında pozitif olacak kendi manyetik alanını yaratır. ω < ω 0 ve negatif ω > ω 0 .

Böylece elektromanyetik radyasyonun hem elektriksel hem de manyetik bileşenlerine olumsuz yanıt veren sistemler mümkündür. David Smith liderliğindeki Amerikalı araştırmacılar, 2000 yılında her iki sistemi tek materyalde birleştiren ilk kişiler oldu. Oluşturulan meta materyal, şunlardan sorumlu metal çubuklardan oluşuyordu: ε < 0 ve bakır halka rezonatörleri sayesinde elde etmek mümkün oldu μ < 0 .

Kuşkusuz, böyle bir yapıya, bireysel makroskobik nesnelerden oluştuğu için, kelimenin geleneksel anlamında malzeme denemesi pek mümkün değildir. Bu arada, bu yapı, dalga boyu meta malzemenin bireysel yapısal elemanlarından önemli ölçüde daha uzun olan mikrodalga radyasyonu için "optimize edilmiştir". Bu nedenle, mikrodalgalar açısından bakıldığında, mikrodalgalar da homojendir, örneğin görünür ışık için optik cam gibi. Yapısal elemanların boyutunun art arda azaltılmasıyla, terahertz (300 GHz'den 3 THz'e) ve kızılötesi (1,5 THz'den 400 THz'e) spektral aralıklar için negatif kırılma indisine sahip meta malzemeler oluşturmak mümkündür. Bilim adamları, modern nanoteknolojinin başarıları sayesinde, spektrumun görünür aralığına yönelik metamateryallerin çok yakın gelecekte yaratılacağını umuyor.

Bu tür malzemelerin pratik kullanımı, her şeyden önce, bunlara dayalı terahertz optikleri oluşturma olasılığı ile ilişkilidir; bu da, meteoroloji ve oşinografinin gelişmesine, yeni özelliklere ve her türlü hava koşuluna sahip radarların ortaya çıkmasına yol açacaktır. navigasyon araçları, parçaların kalitesinin uzaktan teşhisi için cihazlar ve giysi altındaki silahları tespit etmenize olanak tanıyan güvenlik sistemleri ve benzersiz tıbbi cihazlar.

Özellikler

Işığın "sol-elli" kırılma indisine sahip bir meta materyalden geçişi.

Metamalzemelerin olası özelliklerinden biri, geçirgenlik ve manyetik geçirgenlik aynı anda negatif olduğunda ortaya çıkan negatif (veya solak) kırılma indisidir.

Efekt Temelleri

İzotropik bir ortamda elektromanyetik dalgaların yayılmasına ilişkin denklem şu şekildedir:

Nerede k (\displaystyle k)- dalga vektörü, ω (\displaystyle \omega)- dalga frekansı, c (\displaystyle c)- ışık hızı, n 2 = ϵ μ (\displaystyle n^(2)=\epsilon \mu )- kırılma indisinin karesi. Bu denklemlerden dielektrik ve manyetik işaretlerin eşzamanlı olarak değiştiği açıktır. μ (\displaystyle \mu ) ortamın geçirgenliği bu ilişkileri hiçbir şekilde etkilemeyecektir.

“Sağ” ve “Sol” izotropik ortam

Denklem (1), Maxwell teorisine dayanarak türetilmiştir. Dielektrikli ortamlar için ϵ (\displaystyle \epsilon) ve manyetik μ (\displaystyle \mu ) ortamın duyarlılığı aynı anda pozitiftir, elektromanyetik alanın üç vektörü - elektrik, manyetik ve dalga, sözde sistemi oluşturur. doğru vektörler:

Dolayısıyla bu tür ortamlara “sağcı” deniyor.

Ortamlar ϵ (\displaystyle \epsilon), μ (\displaystyle \mu )- aynı zamanda negatiftir, buna "sol" denir. Bu tür ortamlarda elektrik E → (\displaystyle (\vec (E))), manyetik H → (\displaystyle (\vec (H))) ve dalga vektörü k → (\displaystyle (\vec (k))) sol vektörlerden oluşan bir sistem oluşturur.

İngilizce literatürde, açıklanan materyaller sağ ve sol elli materyaller olarak adlandırılabilir veya sırasıyla RHM (sağ) ve LHM (sol) olarak kısaltılabilir.

Sağ ve sol dalgalarla enerji aktarımı

Dalga tarafından taşınan enerji akışı, Poynting vektörü tarafından belirlenir ve bu değer şuna eşittir: S → = (c / 4 π) [ E → H → ] (\displaystyle (\vec (S))=(c/4\pi)\left[(\vec (E))(\vec (H)) \Sağ]). Vektör S → (\displaystyle (\vec (S))) her zaman vektörlerle oluşur E → (\displaystyle (\vec (E))), H → (\displaystyle (\vec (H))) sağ üç. Böylece sağ elini kullanan maddeler için S → (\displaystyle (\vec (S))) Ve k → (\displaystyle (\vec (k))) bir yöne ve sola - farklı yönlere yönlendirilir. vektör beri k → (\displaystyle (\vec (k))) Faz hızı yönünde çakıştığından, solak maddelerin negatif faz hızı denilen maddeler olduğu açıktır. Başka bir deyişle, solak maddelerde faz hızı enerji akışının tersidir. Bu tür maddelerde örneğin ters Doppler etkisi ve geriye doğru dalgalar gözlenir.

Sol orta dağılım

Bir ortamın negatif göstergesinin varlığı, frekans dağılımına sahip olması durumunda mümkündür. Eğer aynı zamanda ϵ < 0 {\displaystyle \epsilon <0} , μ < 0 {\displaystyle \mu <0} , o zaman dalga enerjisi W = ϵ E 2 + μ H 2 (\displaystyle W=\epsilon E^(2)+\mu H^(2)) negatif(!) olacaktır. Bu çelişkiyi önlemenin tek yolu ortamın frekans dağılımına sahip olmasıdır. ∂ ϵ / ∂ ω (\displaystyle \kısmi \epsilon /\kısmi \omega ) Ve ∂ μ / ∂ ω (\displaystyle \kısmi \mu /\kısmi \omega ).

Solak bir ortamda dalga yayılımına örnekler