赵芸赫

(首都师范大学附属中学 北京 100048)

马宇翰

(中国工程物理研究院研究生院 北京 100193)

2020年北京市普通高中学业水平等级性考试适应性测试物理卷的第14题描述了一道关于负折射率材料的成像问题.笔者注意到这道题目引发了不少物理教师和学生的热议，问题原文如图1所示.

图1 北京市普通高中学业水平等级性考试适应性测试第14题

对于该问题情境，学生依据题意及图2的示例，可判断出本题的答案为D.

图2 符合题意的光线3和4所对应的成像光路

可以看到，该题在激发学生关注科学前沿，培养学生科学思维方面起到了很好的促进作用.考虑到本题背景所涉及的“负折射率材料”的研究历史与前沿进展，大家对于本题的争论点，以及这个问题中可以继续深挖的与中学物理教学相结合的内容，本文将对如下3个问题进行讨论：(1)问题中所涉及的负折射率材料是否存在？(2)根据题目中答案D所显示的光线方向，部分同学认为这意味着此种材料的相对折射率的绝对值小于1(从图中看来，折射角大于入射角)，即光在该材料中的光速超过在真空中的光速，如何解释？(3)这种负折射率材料的成像与中学物理中所涉及的正折射率材料的成像(如透镜的成像)有什么区别？

1 负折射率材料的发展与应用

1.1 Veselago和他的“负折射率材料”

图3 光在正/负均匀折射率介质中的折射规律

但在Veselago的研究发表后的近30年内，由于人们在自然界中并没有找到Veselago所设想的ε和μ同……