負折射率

可是我們若走進某種材料里，就會出現一系列的怪現象。

我們都知道多普勒效應：光源遠離我們時，我們看到的光的波長會增長，頻率會減小，產生紅移現象；光源靠近我們，則波長變短，產生藍移。可是在某種材料中，光源靠近我們卻會產生紅移，遠離我們卻是藍移。

見過無限薄的凸透鏡嗎？現實中的凸透鏡不論是老花鏡還是隱形鏡片，都是有厚度的，有前後兩個界面，無限薄的凸透鏡在現實中存在嗎？存在！這種不尋常的透鏡是2000年英國科學家Pendry提出的一種完美透鏡。利用特殊的材料，完美透鏡是可以製作出來的。

光線在一般的透明界面上既會折射也會反射，或者只是反射（全反射）。例如，我們站在河岸上，既會看到水中的魚也會看到自己的倒影。如果某一天，“水面”一馬平川，沒有任何倒影，你會不會覺得恐怖？某種材料會產生這樣的景象。

光速是不可超越的，可是在某種特殊材料中，卻可以觀察到超光速現象。

又是“某種材料”，這神秘的特殊材料到底是什麼呢？

奇妙的負折射率

它就是現在科學家研究火熱的具有負折射率的材料！

那麼，什麼是負折射率呢？

且看一般介質的折射情況：光穿過不同介質的界面時，光的傳播路線會改變，不再是直線傳播。一根筷子插到水中，筷子好像在水面處被折斷了，水中的部分看起來向上彎折了。每個人都很熟悉這個現象，這是由於光從水進入空氣時，發生了折射，光線向下偏折了造成的。折射現象會發生，是因為光在不同介質中的傳播速度不同造成的，介質中的光速越小，介質的折射率就越大，偏折就越厲害。水和空氣就是不同的介質。

我們一般把真空的折射率定為1，光在真空中的傳播速度與在某種介質中的傳播速度的比值，就是這種介質折射率的數值。既然光在真空中的傳播速度最大，那麼任何其他介質的折射率應該都不會小於1，即自然界中介質的折射率應該都是大於1的正值。所以，光線若是從真空斜射入其他介質中，從旁邊看，光線都應該是向下偏折的。

表面等 離激元探索的深入和材料科學的發展為人們尋找負折射率材料打開了一扇希望之門。

右圖為2001年加州大學的DavidSmith等人根據Pendry等人的建議，利用以銅為主的複合材料首次製造出在微波波段具有負介電常數、負磁導率的物質，並觀察到了其中的反常折射定律。