黄志洵

(中国传媒大学信息工程学院，北京 100024)

1 引言

负折射率的英文是negative refraction index，简写为NRI，指的是一种光线在界面上向与常规不同方向折射的现象。折射率用n表示，它与相速vp相联系。相速是根据理想的等幅单色波信号［Acos(ωt-kz+φ)］而定义的，这种时间上没有开始也没有结尾(即t从负无限大到无限大)的等幅信号在现实中并不存在，因而人们怀疑相速的意义，从而更看重群速的作用。然而，近年来对负折射率(因而也是对负相速)研究的日益成功，不仅确认了负折射现象的存在并发掘了多方面的应用，而且也彰显了相速的地位，这是人们始料不及的。理论和实验都已证明，电磁波向正常媒质/超材料界面入射时，在超材料(也称左手材料)中折射波方向和入射波方向处在法线的同一边，即发生了与过去习惯方向不同的偏折。因而后来人们不再争论，而是在确认负折射现象存在的基础上探索更深入的规律，直到开始研究微波乃至光频的隐身衣;在这过程中对负折射的理论认识得到了深入。

2 早期研究工作

1964年前苏联物理学家V.G.Vesselago的论文“ε和μ同时为负的物质的电动力学”用俄文发表(见:Usp.Fiz.Nauk.，Vol.92，July 1964，517 ～ 526)。1968年美国人将其译为英文重新刊出［1］。这篇文章奠定了“媒质负电磁参数研究”的理论基础。然而在后来的30多年中，此文未受重视，既未出现相关的实验，也没有进一步的理论工作。1996年J.Pendry［2］提出，如把众多细而直的金属丝(丝径 d、丝间距a)均匀、立体地排列，则在入射电磁波波长λ≫a≫d时，若电场与丝同方向，则等效介电常数为负(ε ＜0)。……