หนึ่งในปรากฏการณ์พื้นฐานที่สุดในทัศนศาสตร์คือการหักเห เมื่อลำแสงตัดผ่านส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุสองชนิด เส้นทางของแสงจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุ ยิ่งความแตกต่างมากเท่าใดการหักเหของลำแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สำหรับวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่รู้จักทั้งหมด ดัชนีการหักเหของแสงจะถือว่ามีค่าเป็นบวกเท่านั้น แต่สิ่งนี้จำเป็นต้องเป็นกรณี
นี้หรือไม่?
ในปี พ.ศ. 2510 วิคเตอร์ เวเซลาโก นักฟิสิกส์ชาวโซเวียตตั้งสมมติฐานว่าวัสดุที่มีดัชนีการหักเหของแสงเป็นลบสามารถดำรงอยู่ได้โดยไม่ละเมิดกฎทางฟิสิกส์ใดๆ คาดการณ์ว่าวัสดุที่น่าทึ่งนี้จะแสดงปรากฏการณ์ทางแสงใหม่ๆ ที่หลากหลาย ตั้งแต่เลนส์ทางเรขาคณิตแบบย้อนกลับไปจนถึง
การเลื่อนดอปเปลอร์แบบย้อนกลับ อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ไม่มีใครค้นพบเนื้อหาดังกล่าว และแนวคิด ก็ยังไม่ผ่านการทดสอบ ในช่วงสามปีที่ผ่านมา ทั้งหมดนี้มีการเปลี่ยนแปลง และวัสดุที่มีดัชนีเป็นลบเป็นศูนย์กลางของการถกเถียงที่มีชีวิตชีวาและบางครั้งก็ร้อนระอุ
ในปี 2000 ตามข้อมูลเชิงลึกจาก และเพื่อนร่วมงานที่ ในลอนดอน กลุ่มของเราที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในซานดิเอโกใช้วงแหวนทองแดงและลวดผสมกันซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวแผงวงจรเพื่อสร้างวัสดุที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าผิดปกติ คุณสมบัติ. เราเชื่อมั่นว่าหนึ่งใน “วัสดุเมตา” เหล่านี้มีดัชนีการหักเห
ของแสงเป็นลบ และในปี 2544 เราทำการทดลองที่ยืนยันว่าลำแสงไมโครเวฟจะเกิดการหักเหเป็นลบที่ส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุเมตากับอากาศ ซึ่งไม่เหมือนกับวัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบัน ความเป็นไปได้ที่วัสดุ แม้ว่าจะเป็นวัสดุที่สร้างขึ้นเอง สามารถย้อนกลับการหักเหของแสงที่ส่วนต่อประสานได้จุดประกาย
การคาดเดาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ใหม่และเกี่ยวกับการใช้งานที่อาจเปิดใช้งาน คำแนะนำที่เร้าใจอีกข้อหนึ่งมาจากเพนดรี ผู้ทำนายว่าแผ่นวัสดุที่มีดัชนีลบสามารถปรับโฟกัสรังสีของแหล่งกำเนิดใกล้เคียงได้ดีกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบนที่เกี่ยวข้องกับออปติกดัชนีบวกทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่ง
อาจนำไปสู่
”เลนส์ที่สมบูรณ์แบบ” แต่ถึงแม้ผลการทดลองของเรา นักวิจัยหลายคนพบว่าแนวคิดของการหักเหเป็นลบและผลที่ตามมานั้นไม่มั่นคง มีข้อบกพร่องในการให้เหตุผลหรือไม่? สามารถอธิบายผลการทดลองเป็นอย่างอื่นได้หรือไม่? ปฏิกิริยาเชิงลบในการวิเคราะห์ดั้งเดิมของเขา ชี้ให้เห็นว่าในขณะที่ธรรมชาติ
อนุญาตให้มีดัชนีการหักเหของแสงเป็นลบ พวกมันสามารถเกิดขึ้นได้ในตัวกลางที่กระจายตัวเท่านั้น ซึ่งเป็นวัสดุที่ลำแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะหักเหไปในทิศทางที่ต่างกัน ในปี พ.ศ. 2544 และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเทกซัสเสนอว่า การกระจายตัวจะเป็นจุดจบของการหักเหของแสงเชิงลบ
วาลันจูเห็นด้วยว่าลำแสงที่มีความยาวคลื่นเดียวสามารถหักเหไปในทิศทางลบได้ แต่สังเกตว่าคลื่นแสงจริงมักมีส่วนประกอบของความยาวคลื่นมากกว่าหนึ่งองค์ประกอบเสมอ ซึ่งหมายความว่าการหักเหที่ส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุที่มีดัชนีเป็นบวกและวัสดุที่มีดัชนีเป็นลบจะทำให้คลื่นขาดออกจากกัน
โดยไม่เหลือคลื่นที่หักเหเป็นลบแม้แต่ชิ้นเดียว วาลันจูให้เหตุผลว่าคลื่นที่หักเหจะหายไป และการหักเหของแสงที่เป็นลบในทางปฏิบัติ เช่น เลนส์ที่สมบูรณ์แบบของเพนดรีจึงเป็นไปไม่ได้ สำหรับหลักฐานการทดลอง Valanju วิพากษ์วิจารณ์ความใกล้ชิดของเครื่องตรวจจับกับตัวอย่าง โดยอ้างว่าสนามที่สังเกตได้
นั้นเกิดจากการสลายตัวอย่างรวดเร็วของคลื่นหลายความยาวคลื่นที่ไม่สม่ำเสมอ เขาแนะนำว่าหากเราจะวัดคลื่นที่ไม่สม่ำเสมอให้ห่างจากตัวอย่าง เราจะไม่สามารถตรวจจับสนามได้อีกต่อไป วัสดุทั้งหมดจะกระจายตัวในระดับหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ความยาวโฟกัสของเลนส์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสีของแสง
ที่โฟกัส แต่ ดัชนีเชิงลบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วนั้นกระจายตัวได้ดีกว่าวัสดุทั่วไปมาก การกระจายโดยธรรมชาตินี้เป็นข้อพิสูจน์ว่าการหักเหของแสงเป็นลบเป็นไปไม่ได้หรือไม่? การหักเหของแสงเป็นลบเพิ่งมีการทดลองสองครั้งที่สามารถทำให้ปัญหาการหักเหของแสงเป็นลบได้ในที่สุด
พวกเขาสนับสนุนการค้นพบดั้งเดิมของเราและสนับสนุนสมมติฐาน และเพื่อนร่วมงานจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ใช้การกำหนดค่าท่อนำคลื่นระนาบ ได้ทำแผนที่รูปแบบสนามของคลื่นไมโครเวฟที่ส่งผ่านตัวอย่างรูปลิ่มของวัสดุดัชนีบวกและลบ
นักวิจัย
ใช้ลิ่มเทฟล่อนที่มีดัชนีเป็นบวกเป็นตัวอย่างควบคุม ซึ่งทำให้เส้นทางของลำแสงไมโครเวฟออกจากตัวอย่างในมุมที่เป็นบวกเมื่อเทียบกับเส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิว ตามกฎของสเนลล์ ในทางตรงกันข้าม ลำแสงที่โผล่ออกมาจากลิ่มวัสดุ metamaterial ที่ทำจากกริดของวงแหวนและเส้นลวด
เพื่อให้แน่ใจว่าลำแสงที่สังเกตได้เกิดจากดัชนีเชิงลบในตัวของลิ่ม ซึ่งตรงข้ามกับสิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับตัวอย่างที่สูญเสียหรือเลี้ยวเบน ทีมงานใช้ตัวอย่างลิ่มสองตัวอย่างที่แตกต่างกัน เพื่อให้คลื่นกระทบกับวัสดุ metamaterial ที่สอง มุมที่แตกต่างกัน ทั้งสองกรณีแสดงการหักเหของแสง
ในมุมที่สอดคล้องกับตัวอย่างที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่กำหนดไว้อย่างดี ซึ่งเป็นการยืนยันกฎของสเนลล์สำหรับดัชนีการหักเหของแสงที่เป็นลบ ในกรณีที่ยังมีผู้สงสัยอยู่ นักวิจัยได้ดำเนินการต่อไปเพื่อแสดงให้เห็นว่าตัวอย่างวัสดุรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสามารถโฟกัสรังสีจากเสาอากาศในบริเวณใกล้เคียงได้
อีกครั้ง ซึ่งเป็นการยืนยันการคาดการณ์อีกประการหนึ่ง ด้วยแนวทางที่แตกต่าง และเพื่อนร่วมงานในแผนก ได้สร้างตัวอย่างลิ่มที่เหมาะสมสำหรับการวัดพื้นที่ว่าง (รูปที่ 2) อีกครั้งขึ้นอยู่กับโครงสร้างวงแหวนและเส้นลวด ตัวอย่าง แสดงการหักเหของแสงในเชิงลบอย่างชัดเจน เช่นเดียวกับในการทดลองของ MIT ลำแสงที่หักเหเป็นลบจะไม่สลายตัวตามฟังก์ชันของระยะทางในลักษณะที่ผิดปกติ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
