论文摘要
本文基于经典电磁理论对左手材料（left-handed materials）的电磁特性进行了研究。左手材料是一种人工复合材料,由于对于某些频段入射的电磁波具有负的介电常数ε和磁导率μ,同正常材料相比具有很多不寻常电磁特性,有极大的应用范围。实验室中人工合成的左手材料是一种周期性单元结构,本文论证了此种结构确实对一定频段的入射电磁波能产生负的介电常数和磁导率的等价效应。具备了负的介电常数和磁导率的材料会产生负折射现象、逆Doppler效应、反常Cherenkov辐射、完美透镜（Perfect Lens）效应等一系列奇特电磁现象和效应,本文就其中这几种效应作了理论上的阐述,并展望其应用前景。对于电磁波入射左右手系材料界面时发生的反射和折射现象,本文作了深入细致的理论研究。讨论了发生全反射时隐失波的特性。构想了以左右手系介质间隔排列的周期性结构,利用该结构可以实现隐失波的干涉,理论上能够观测到稳定的干涉条纹,本文给出了干涉条纹的分布。左右手系材料界面上的反射波和折射波也是部分偏振光,但是当反射光变为完全偏振光时,却有平行入射面的完全偏振和垂直入射面的完全偏振两种情况。而这两种情况分别对应两个不同的布儒斯特角,至于产生哪种完全偏振则取决于两种介质参数——介电常数和磁导率的关系,文中从理论上推导了这种关系,并且给出了两种布儒斯特角。单轴各向异性左手材料的电磁特性也是本文研究的重点。电磁波在单轴各向异性左手材料中传播需在一定范区域之内,即波矢和光轴夹角必须满足一定条件传播才能发生。单轴各向异性左手材料和正常材料的界面处会发生入射角小于临界角的奇异全反射现象,本文对此进行了详尽的计算和讨论。电磁波从正常材料入射单轴各向异性左手材料时,发生的偏振现象也极为特殊,同样有两种偏振,但布儒斯特角则更为复杂,除了跟介质参数有关,还同入射波的频率有关,文中也给出了具体关系式。单轴各向异性左手材料的电磁特性和各向同性的左手材料以及正常右手材料都是有显著不同的。
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标签：左手材料论文; 电磁波论文; 全反射论文; 偏振论文; 布儒斯特角论文; 隐失波论文; 单轴各向异性论文; 介电常数论文; 磁导率论文;