探析负折射率介质层中光波的相位和传输特性

NIM作为介质,具备两个方面的基本属性:一是负介电系数;二是负磁导率.对于此类介质而言,定义E×H的平面电磁波,不单单能够使波矢(K)与能流密度(S)之间的方向呈现出反向状态,同时也可使平面E×H与波矢(K)之间的关系表现为左手系状态.同常规意义上的正折射率介质对比来看,负折射率介质所对应的多普勒频移、以及辐射属性均有其所对应的特殊性.十余年前,相关研究人员从实验角度证实了:负折射率介质可以通过复合介质微结构的特殊性排列方式获取.由此也使得各方开始加大了对于负折射率介质作用于光学器件设计、制造的研究工作.文章结合上述研究情况,主要针对负折射率介质层当中,光波所表现出的相位特性、以及传输特性展开了详细研究与分析,望引起关注.     

由负折射率引发的教学思考

新《物理课程标准》在前言中明确提出高中物理课程的内容应体现时代性,适应科学技术进步和可持续发展的需求.本文以高考题和竞赛题引入负折射率这样一个物理前沿知识,通过介绍负折射率引发教学的一些思考.在2014年北京高考理综卷第20题中,考查了负折射率介质.这个概念在第28届全国物理竞赛初赛中也考查过.既然高考和竞赛都给予负折射率这么高的关注,那究竟什么是负折射率介质?为什么会出现负折射的情况?下面我们来谈论下.     

电磁波在正负折射率介质分界面上的折射与反射

最近的理论和实验证明了人工合成负折射率材料的可能性。本文详细研究了电磁波在正、负折射率介质分界面上的折射与反射规律，归纳出了不同情形下的Snell定律，并推广了菲涅耳定律。此外还发现，在正负折射率介质的分界面上依然存在全反射，全反射时的表面波能量有向前传播的，也有向后传播的，负折射只改变折射方向，不改变反射与透射场强的幅度。     

正负折射率介质分界面反射和折射的仿真

电磁波在负折射率介质中传播时,材料的介电常数和磁导率均为负数,从而表现出一些奇特的特性。为详细了解电磁波在正负折射率介质分界面的反常折射现象,文章讨论了正负折射率介质分界面的反射和折射规律,并用有限元软件Comsol Multiphysics对反射和折射现象进行仿真,同时对与理论分析一致的仿真结果以图像形式进行了显示。     

折射率复习教学的三个加强

折射率是光学中的一个重要概念和物理量，也是考查的热点和难点．复习应使学生加深对折射率的理解，提高分析解决有关问题的能力，形成以折射率为核心的知识结构．我在复习折射率时注意了以下三个加强．１折射率概念的加强 在加强折射率概念教学中注意了如下几点． （１）折射率和折射定律的联系和区别．两者的数学表达式都为当光从一种介质射向另一介质时，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比，但绝对折射率强调光必须从真空（或空气）射到介质中，若入射角为ｉ，折射角为γ，则ｎ＝表示这种介质的光学特性．而折射定律表明光从一种介质…     

负折射率的理论证明

最近的实验证明了人工合成负折射率材料的可能性。本文在实验基础上详细研究了这种物质介电常数ε和磁导率μ同时为负的条件与原因，并从理论上证明了它的折射率n为负值。     

隐失波存在的实验研究

<正>光在发生全反射时是否有光波进入第二种介质,有无隐失波(evannescent wave)存在,这种波对全反射有何影响?《物理通报》1994年第9期和1997年第3期已分别刊文,从光学的不同侧面作了论述,但没有给出相应的实验证明.本文用电磁场理论对上述问题作出分析,并从实验方而对隐失波的存在进行了研究,可作为理论教学的一点补充.设一束电矢量垂直于入射面的光波(波矢量为k_1)从光密介质1(折射率为n_1)射向光疏介质2(折射率为n_2)θ_1为入射角,θ_2为折射角,如图1所示,光波的电矢量可表示为:     

巧用偏向角判断介质折射率的大小

本文通过对不同色光在同种介质中传播以及同种色光在不同介质中传播的偏向角与介质折射率关系的讨论,总结出利用折射光线偏向角来判断介质折射率大小的一种有效方法,避免了数学运算.     

小议介质折射率定义的科学性

人民教育出版社出版的全日制普通高级中学教科书《物理》第三册(必修加选修)第7面关于折射率定义的描述是:"物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角θ_1的正弦与折射角θ_2的正弦之比,叫做这种介质的折射率 n".笔者翻阅了山东科学教育出版社和人民教育出版社分别出版的普通高中课程标准实验教科书也都是这样定义的.定义中的"叫做这种介质的折射率 n"不就意味着介质的折射率 n 是介质的属性,其大小只跟介质有关跟其他物理量无关?这样定义的科学性如何?笔者对此作一探讨.     

两种空气折射率测量方法研究

折射率是表征介质光学特性的物理量之一.空气折射率会随空气状态而改变,在许多研究领域有重要的参考价值.介绍了基于传感器的空气折射率测量仪的系统硬、软件设计,并给出不同温湿度条件下对空气折射率的测量结果;又利用传统光学方法对空气折射率进行了测量,对2种方法的测量结果进行了比对.结果表明,在考虑到传感器温度测量精度仅为0.1℃的精度不高的情况下,该文设计的空气折射率测量仪的测量结果是正确和可信的.     

压力与压强知识点复习解析

折射现象中所在的虚象在不同位置观察其视深度是不同的,偏离正上方越多,其视深度越浅。在介质正上方垂直观察时：视深度=实际深度/折射率;我们还可以拓展到在正下方垂直观察介质上方的物体的视高问题：视高度=实际高度×折射率;其推导原理是一样的。下面主要以视深为例分析几种常见的情形：     

光的相速和群速

介质的折射率一般用两种方法来测定.其一为光速测定法,即折射率是光在真空中和介质中传播速度的比值.其二是折射法,即应用折射定律.这就产生了一个问题:对同一介质,两种方法得出的折射率是否一样?迈克耳孙于1885年用旋转镜法对白光做实验,结果得到:空气中的光速与水中的光速之比值为1.33,光在空气中的速度与在二硫化碳中的速度之比体为1.758.前一数值与由折射法测得的水的折射率相符合,而后一数值与由折射法测得的二硫化碳的折射率1.64相差很大.这绝不是实验误差造成的.瑞利找到了这种差别的原因,他对光速概念的复杂性进行了说明,引出了光的相速和群速的概念.     

巧用偏向角判断介质折射率的大小

本通过对不同色光在同种介质中传播以及同种色光在不同介质中传播的偏向角与介质折射率关系的讨论，总结出利用折射光线偏向角来判断介质折射率大小的一种有效方法，避免了数学运算。     

光学介质折射率讨论

折射率是光学介质的重要特性之一,讨论影响折射率变化的原因,阐述折射率变化的应用,以达到对光学介质折射率有一个更全面、更深入、更清晰的认识和理解．     

晶体声光衍射效应中声致折射率变化研究

理论上分析得到声光介质中声致折射率变化导致的衍射光强解析关系式。为了进一步明确声光衍射中声致折射率变化的情况,以及折射率变化量与其他因素的关系,在实验上以二氧化碲为声光介质,使用CCD、光强仪和计算机处理得到各级衍射光谱的相对强度,得出不同声频率下的声致折射率变化量,同时研究了超声频率对折射率变化量的影响。     

《几何光学》要点说明与能力训练

一、知识要点光的传播　　光在同种均匀介质中沿直线传播小孔成像影 本影半影日食、月食光在两种介质的界面上光的反射反射定律平面镜成像的规律及作图光的折射折射定律全反射棱镜透镜改变或控制光路成像规律成像作图法成像公式应用　　二、要点说明与考查分析1 .关于折射率 .①由于Ｃ>ｖ,所以任何介质的折射率都大于 1 ;②ｎ =ｓｉｎｉｓｉｎｒ是光由真空(空气 )进入介质时 ,介质折射率的计算式 ;当由介质射入真空 (空气 )时 ,根据光的可逆性 ,仍可利用ｎ=ｓｉｎｉｓｉｎｒ计算介质的折射率 ,但所求得的折射率是相对折射率 ,相对折射率可以…     

介质中的自聚焦

利用无象差自聚焦模型将梯度折射率非线性Kerr介质等效为梯度折射率线性介质,得到了高斯光束在梯度折射率Kerr介质中传输时光斑半径和波面曲率半径的表达式,进而讨论了高斯光束的自聚焦特性。结果表明：高斯光束在梯度折射率Kerr介质中崩塌与否取决于衍射效应与非线性效应和梯度折射率效应之间的竞争。梯度折射率效应使自聚焦距离缩短。     

运用红光、紫光偏向角特点分析复色光偏折问题

不同色光从真空或空气进入介质中,介质对各种色光的折射率不同,各种色光的折射角不同.在判断有关光的速度、能量、偏折等问题时,由于推理过程繁杂,往往使有些解题者搞不清楚要直接解决的问题,导致知识混淆出现错误.为避免出现此类现象,本文直接用偏向角来解决此类问题.     

变折射率介质中光线的弯曲

文章以费马原理为基础，推导了一维渐变折射率介质中光线方程满足的微分方程；讨论了光线弯曲情况与介质折射率变化之间的关系；给出了与几种曲线型光线对应的介质折射率分布．这些分析展示了渐变折射率介质中光线与均匀介质中光线的差异，对理解和解释变折射率介质中的光学现象有一定帮助．     

一维光子晶体中多负折射率缺陷导致的缺陷模

利用传输矩阵方法研究了多个周期性分布的负折射率缺陷的一维光子晶体的透射谱.以32个周期的1/4波堆存在5个负折射率缺陷的光子晶体为例进行了数值计算.结果表明:在带隙中产生多个缺陷模,这些缺陷模的分布依赖于缺陷在晶体中的分布.当缺陷密集时,缺陷耦合较强,缺陷模相距较远;当缺陷稀疏时,缺陷耦合较弱,缺陷模相距较近,分立的缺陷模趋于简并,由此形成一个很窄的通带.与正折射率缺陷情形相比较,负折射率缺陷间的相互作用对缺陷模的影响更大,缺陷模谱线也更宽.