2016-05-31 164226 课件2 光电材料器件 13 结束.pptVIP

第8章 微纳光电材料及器件 考试（考查） 时间：下周一（6月13日），下午14:30 – 16:10 地点：6109 教室 作业 P26 题1，题3，题4，题6 P68 题1，题2，题3，题4 P123 题1，题2，题3 P171 题1，题2，题5 超材料（metamaterials） ——负折射的由来 自然界物质绝大多数物质都是正折射率的物质！ ? 维克托·韦谢拉戈（Victor Veselago）前苏联理论物理学家 到底什么样性质的物质或材料才具有负折射率了？ 光学参数：折射率（n） 介电常数（ε） 磁导率（μ） 数学已证明： 当介电常数和磁导率同时为负值的时，折射率可以为负值！ 什么是介电常数，什么又是磁导率？ 简单说，介电常数反映了物质中电子对外部电磁场的电响应，而磁导率则反映物质中电子对外部电磁场的磁响应。 E B 介电常数和磁导率的正负，这又是怎么回事了？ 正电响应 负电响应 正磁响应 负磁响应 继续回到前面的一个问题： 由介电常数的磁导率二者参数决定的负折射率物质或材料到底是否真的可以找到？ 相信一句话：任何事情都不是绝对的，是相对的。 铁 钴 镍 铜 负介电常数物质 摘自：Ordal, Mark A., et al. Optical properties of fourteen metals in the infrared and far infrared. Applied optics 24.24 (1985): 4493-4499. 负磁导率物质 除了磁性材料以外，它们的磁响应很不明显，即绝大多数物质的相对磁导率为1! ? 所以，从理论上讲，自然界是不存在折射率为负的物质。 John B. Pendry 英国物理学家 David R. Smith 美国物理学家 在2000年，制作了一些微细结构（单元结构），并对它们进行一定的排列组合后得到了世界上第一块具有负折射特性的超材料。 金刚石 超材料 随着纳米材料研究的兴起，人们逐渐认识到：材料的尺寸缩小到纳米数量级以后，会表现出奇异的特性！ 第一个认识创新 光学性质 热学性质 磁学性质 量子性质 一种材料，不仅仅只认为是一个均匀的块体，它还可以拥有一些细小的单元。换句话说，材料的电磁特性可以从这些小结构单元中获得。 第二个认识创新 自然界物质 人工超材料 （超材料） 水 金刚石 石墨烯 重要意义 为新型功能材料的设计提供了一个广阔的空间：昭示人们可以在不违背基本的物理学基本规律的前提下，人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”。 物质或材料电磁性质最基本的电磁参数：介电常数 ε，磁导率 μ 超材料可以表现出更加丰富的电磁性质！ 平板聚焦 隐身 定向天线 超透镜 全息彩色图像 纳米光源 调制器 偏振器 马赫曾德干涉仪 化学物质探测 生物组织检测 抑制肿瘤细胞