左手材料偏振特性的研究.pdf

左手材料是指同时具有负电容率和负磁导率的人工复合材料。电磁波在这样的材料中传播时，电场、磁场和波矢的方向成左手螺旋关系，所以这种材被称为左手材料。左手材料具有许多独特的电磁特性，其中最重要的是负折射，因此左手材料也被称为负折射率材料。此外，左手材料还具有逆Doppler效应、反常Cherenkov辐射等性质。当电磁波从右手材料入射到左手材料将会发生负折射，因此一块左手材料平板可以作为透镜聚焦点光源。左手材料平板透镜可以放大消逝波(evanescent wave)，从而使近场消逝波可以达到像平面。因此左手材料平板构成的透镜可以突破传统透镜的衍射极限成超清晰像。左手材料和负折射现象，自2001年被实验实现以来，已经成为世界上物理、光学、材料、电子学等领域的研究热点。 本文首先研究了电磁波在左手材料表面处的反射和折射现象，研究了反射波和折射波的振幅、偏振、相位的特征。研究表明，根据电容率ε和磁导率μ取值，可以将左手材料分为两类，它们具有不同的布儒斯特角，其反射波的偏振特性明显不同。对于电场垂直于入射面和平行于入射面情形，折射波的相位行为相同，但是在布儒斯特角两侧反射波的相位跃变表现不同的特征。本文还研究了εμ >1和εμ<1两种左手材料对反射波的相位行为的影响，讨论了折射波的相位特征，并对电磁波从真空投射到一般右手材料和投射到左手材料的情形进行了比较。 然后本文研究了电磁波在左手材料表面处的反射强度和偏振度，研究表明，在左手材料表面，反射率不仅和入射角有关，还和电容率、磁导率有关。当电容率与磁导率取值互换时，R11和R()也互换。而且在磁导率相同的情况下，在两类左手材料中，当满足μ>ε布儒斯特角随折射率的增大而减小；当满足μ<ε布儒斯特角随折射率的增大而增大。 最后本文对单轴各向异性左手材料的反射折射特性进行了分析。研究表明电 磁波在单轴各向异性左手材料表面处会发生入射角小于临界角的全反射现象。除此之外，本文还讨论了电磁波在单轴各向异性左手材料表面处以及两种单轴各向异性左手材料界面处发生的偏振现象。发现其现象与右手材料和各向同性左手材料明显不同，此时的布儒斯特角不仅与材料本身有关，还与入射波的波矢、频率有关。从这些结论可以看出，对各向异性左手材料的研究与对各向同性左手材料相比，更具有实际意义。关键词：左手材料；电磁波；电容率；磁导率；全反射；偏振；布儒斯特角；隐失波；单轴各向异性；

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