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2第二章_超材料物理第二部分.ppt

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资源描述

1、,2006年10月,Smith等展示了这种隐身斗篷的雏形。,Science 314(5801): 977-980,D. Schurig等在实验中用到的“隐形斗篷”,是由铜圈和超颖物质制造的同心圆装置,它成功的将一个放在中心的铜圆柱“隐藏”了起来。该装置采用了周期排列SRRs,由三层单位元构成的十个同心圆组成,但是, 每一个同心圆的相关SRR参数根据设计的要求是不同的。,试验结果和计算机的模拟结果符合的很好(圆环是隐形斗篷的位置): (A)为理想情况下波的传播 (B)为尽量的接近实验实际情况下的模拟结果 (D)则是实验的实际结果,超颖材料甚至可以帮助我们实现罕见的天体物理现象。我们知道,在爱因斯

2、坦引力理论中,引力场可以用弯曲的时空代替,光线在引力场中弯曲因为时间和空间是弯曲的。在一个不随时间变化的时空中,电磁场感受到的弯曲时间和空间可以用6个有效的函数描述,这六个函数恰好是介电材料中的6个介电常数,另外6个函数即磁化率分别等于6个介电常数。所以,电磁波在静态引力场的传播完全可以用材料来模拟。,Transformation media that turn a narrow slit into a large window Optics Express, 16(16): 11764-11768 (2008),小窗户对于电磁波(光)的通透性质与大窗户是完全一样的,7/24/2009,Shi

3、v Ashish Kumar,Opening the door to Hogwarts (穿墙术),7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,超材料制作的人工黑洞,一个静态黑洞产生一个静态引力场,所以原则上可以用超颖材料来模拟黑洞。今年10月份,科学杂志报道,东南大学的崔铁军和程强等人就制造出这样的人工黑洞。他们在铜上刻出结构,这样微波就可以感到类似引力场的介

4、电结构。这个人工黑洞由60层印刷电路板组成,是柱状的。这不同于自然界中的黑洞,在太空中,一个不转动的黑洞具有球对称性,而不是柱对称性。但这仅仅是技术上的限制。,最新的几篇超材料文献,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,Applications,Watching your back !,7/24/2009,43,Shiv Ashish Kumar,Silicon nanostructure cloak operating at optical frequencies,Nature Photonics 3, 461 - 463 (2009),7/24/2009,Shiv Ash

5、ish Kumar,Negative Refractive index in optics,7/24/2009,50,Shiv Ashish Kumar,Parimi P., Lu W., et al. ,Phy. Rev. Lett. ,2004,92,127401,Fig 12 (a) Experimental setup (not to scale). (b) Propagation vectors for positive and negative refraction. (c) (f ) Microwave electric field maps in the far field r

6、egion. (c) Negative and (e) positive refraction by the metallic PC prism for the incident beam along K (incident angle 30 ). WF(wave front) with respect to refracting surface. (d) Negative refraction for the incident beam along M (incidence angle 60). (f ) Positive refraction by a polystyrene prism.

7、 In all the field maps, approximate area of each field map is 43 40 cm2.,Time Reversal and Negative Refraction,Science 322 (5898) 71 - 73,超材料参考文献,Pendry J.B. ,et al. , Phys. Rev. Lett. ,1996,76,4773 Pendry J.B. ,et al. , IEEE Trans. Microwave Theo. and Tech. ,1999,47,2075,Veselago V.G. , Sov. Phys.

8、Usp. ,1968,10,509,Shelby R. ,Smith D.R. ,et al ,Science ,2001,292,77,Smith D.R. ,Willie J. ,et al. , Phys. Rev. Lett. ,2000,84,4184,Parazzoli C. G. ,Greegor R. B. ,et al , Phys. Rev. Lett. ,2003,90,107401,超颖材料面临的挑战,由于超颖材料的负折射性只是在一定的频率范围内有效,在利用超颖材料的特性时受到波频率的限制,该隐形斗篷同样也不例外,在该实验中利用了微波,也只是对微波起到了隐身的作用. 通

9、常光波是由多种频段的波混合而成的,要想让一个物体在人眼中“消失”,就需要隐身设备能够抵御所有波长的光波,这是一个大难题,要求超颖材料能够在较宽的频段内体现它的负折射性能,给超颖材料的研究提出了新的方向.,利用材料科学的原理,把各种功能材料引入“超材料”系统,有可能获得具有新功能的超材料或器件。,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,7/24/2009,Shiv Ashish Kumar,The famous people in the world of meta material,V.G Veselago Sir John Brian Pendry , imperial college ,London. Professor David R. Smith ,Duke University Vladimir M. Shalaev , Perdue university. Xiang Zhang , University of California ,Berkeley.,7/24/2009,59,Shiv Ashish Kumar,

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