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1、左手材料的原理性探究这个不是论文,只能算是一个摘要.也许更像是讲述一个学科发展的电影的观后感。虽然很努力的凑字数了，倒还是没到5000之前还试图打了一份英文版的,但是发觉实在是没有一点自己的东西,全是拷贝粘贴的,自己想写英文却又发觉不顺溜,实在是没有办法,最终就只有老老实实地用中文手打一份四不像的东西.由于制作文档方面是个生手，加上我没有宣称这些东西之中有任何我自己的成果，就不管引用注释之类的麻烦事了。一点历史回顾:1967年俄罗斯人Veslago最先构想出了一种当时还不存在的同时具有负的介电常数以及负的磁导率的物
2、质,在论文中证明了这种材料假如真的存在,会具有很多其妙的特性.之后的几十年间材料学迅速的发展,负的介电常数,负的磁导率逐步的被科学家们在较低频实现,微波波段乃至可见光波段的左手材料的可能性开始被人们讨论。后来人们也逐步的讨论了很多左手材料的应用,提出了左手材料可以制造超级透镜,隐身衣。2003年普渡大学Smith带领小组制造出了首例微波波段的左手材料2005光学波段的左手材料在多个大学几乎同时实现。...…这个领域正在迅速的发展壮大之中。微波波段的实现:在较高频率的波段实现负的折射率的关键在于解决负的磁导率的困难.
3、由于物质与电场的耦合强度要远远强于物质与磁场的耦合强度(这块的推导一直不是很清楚貌似是使用元电荷与玻尔磁矩之间的关系证明电场的耦合强度,物质与磁场的耦合强度之间的倍数关系是精细结构常数的平方,但是我却连耦合强度是怎么定义的都不知道)μB=eℏ2mec=αea02α=1137,所以物质在与电磁波相互作用的时候总是以电相互作用为主.用shalev的话说就是原本光是有两只手的,但是她总是只用一只.我们通过构造这种在较高频率的磁活性结构的意义就在于让光用上平时藏在袖子里的那只手。另一方面,在金属光学的领域发现其实负的介电常
4、数是相对好实现的,在高频率的波段电磁波可以激发金属的表面等离子基元(没学过固体物理，不懂),在谐振效果下可以实现负的有效介电常数。在微波波段实现负磁导率的一种最有效的结构是开环谐振器(splitringresonator)其结构图如下可以粗略的将这种结构的效果理解为一个LC振荡电路,而这个等效的电容和电感主要取决于谐振器的形状大小材质的参数.在这种粗略的近似之后可以得到一个等效磁偶极矩的近似公式(但是已经足以表明这种结构的物理性质了):mH=π2r4μ0H(ω02ω2-1)LH为外场的强度,ω0为等效电路的谐振频率
5、,ω为外场的角频率,μ0为真空中的磁导率L,r都是结构的参数.由于这种材料是高度的各向异性的结构,只有理解为每一格有一个平均的有效磁导率：μeff=1+mHVH可以看出在合适的条件下可以实现负的有效磁导率.mH=π2r4μ0H(ω02ω2-1)L在微波波段的负折射率就这样实现了,这种结构的特点是效能特别高，所以如今在微波波段的隐身材料制作还是以这种结构为主导。但是很不幸,试图将这种结构小型化来提高工作频率的努力会失败,有两方面的阻碍,一是缩小尺度在材料加工技术上将会造成很大的困难,二是金属性质在达到纳米尺度之后会有
6、很大的变化，之前的推导之中隐含了电子数密度近似无穷大,在尺寸缩小到纳米尺度之后这一假定不再适合。左手材料的原理实际上是构造各向异性的微结构使得材料的各向异性压倒电磁波的各向异性，但是尺寸的缩小使得金属内部的各向异性和不均匀性显露出来。所以我们只有选择新的结构来实现.光学波段的实现:依据金属光学的性质,利用贵金属在高频段的等离子体振子基元可以实现负的介电常数,困难还是在于实现磁场的谐振。研究者发现在高频段实现磁场和电场的同时谐振是非常困难的,所以选择了另一种策略:使磁场在某一波段谐振而使电场在同一频率下保持一个负的”
7、背景”介电常数,一般来说要使特制的磁结构的谐振频率高于金属表面等离子基元的谐振谐振频率,就可以在磁结构的谐振频率同时实现负的磁导率和负的介电常数.PodolskiyVA,SarychevAK,ShalaevVM等人在2002年提出了这种渔网状的结构:每一个金属条带状的结构都是多层金属-电介质-金属的夹层。这种网状结构的小孔是由精密的方法蚀刻出来的,现在可以做到直径100nm以下.由于蚀刻的工艺使得条带状的结构截面呈梯形,具体来说的谐振机制挺复杂,只有在这里大体的叙述一下在每个孔的周围的条带都形成了这种梯形的截面，而
8、梯形截面内部在外场的作用下会形成非对称的电流，而这个非对电流为什么会形成一个电流环，我至今还是不懂，貌似并不只是电磁感应就可以解释得了的，但是还是记下来吧，那本导论里面对这个问题是一带而过，具体去找最初提出的论文的时候用了一堆很高深的固体物理理论，所以我就没看懂，但是大致知道是那么回事，如下如所示：颜色显示的的是磁场，箭头代表电场。左图是未谐振的状态，右图是
