负折射率材料的原理(负折射率材料的原理和应用)

当光波从一种介质传播到另一种具有不同折射率的介质时，会发生折射现象，其入射角与折射角之间的关系，可以用斯涅尔定律（Snell'sLaw）来描述。

斯涅尔定律是因荷兰物理学家威理博·斯涅尔而命名，又称为“折射定律”。

在光学里，光线跟踪科技应用斯涅尔定律来计算入射角与折射角。

在实验光学与宝石学里，这定律被应用来计算物质的折射率。

对于具有负折射率的负折射率超材料（metamaterial），这定律也成立，允许光波因负折射角而朝后折射。

斯涅尔定律表明，当光波从介质1传播到介质2时，假若两种介质的折射率不同，则会发生折射现像，其入射光和折射光都处于同一平面，称为“入射平面”，并且与界面法线的夹角满足如下关系：；其中，、分别是两种介质的折射率，和分别是入射光、折射光与界面法线的夹角，分别叫做“入射角”、“折射角”。

这公式称为“斯涅尔公式”。

斯涅尔定律可以从费马原理推导出来，也可以从惠更斯原理、平移对称性或麦克斯韦方程组推导出来。

耗损性、吸收性、导电性介质

在导电性介质里，电容率与折射率都是复值，连带的，折射角与波向数都是复值。

这意味着，等实相位曲面的法线与界面的法线之间的角度等于折射角，而等波幅曲面是与界面相互平行的平面。

由于这两个曲面通常不会重叠在一起，这种波被称为“非均匀波”。

折射波呈指数衰减，指数与折射率的复值部分成正比。

各向异性物质

对于各向同性或镜面介质（例如玻璃），通常斯涅尔定律成立。

对于各向异性介质，例如，方解石，双折射会将折射线分为两束射线，“寻常射线”与“非常射线”。

寻常射线照样遵守斯涅尔定律，而非常射线可能会与入射线不共面。

负折射率材料的原理和应用

为啥把水加热到105℃时，水会结冰？科学家有什么结论?

水的最高温度毫无疑问不止一百℃，在很多人的记忆中，水的最高温度只可以到达一百℃，超出这一温度，那么水便会由液体转变成水蒸汽，实际上，这样的认知并不正确，这是因为当外界的环境变化时，水的温度也会产生变化，例如在高海拔上使用热水壶烧水时，就算是水烧开了，也达不到一百℃，最高只有80℃上下。

有关于水的特点大家早已经耳熟能详，不过科学工作者发现了水的一个反物理属性，水在105℃的持续高温下竟然会发生结冰，这一发现也让许许多多的专家学者们跌破了眼镜，而之所以能够发生这类状况，主要是因为这一些水是放入碳纳米管理的，因而这些水并不会随着温度的增加蒸发掉，通过再度加温后，便可以轻松的使水的温度到达105℃，这时候水便会奇迹般的发生结冰了。

研究发现，多个水分子积聚在密封的纳米管里时，加温之后变化了水分子间的结构特征，造成水分子发生了重新组合的情况，从而极大幅度的提升了水的冰点，因而就有了持续高温下发生结冰的情况，大家应该都知道，水在一百℃时会烧开，在0摄氏度时会发生结冰，在标准大气压下，水最高就只可以加温到一百摄氏度，到达该温度后，不管再怎么加温其温度都没法再升高，假如想要让水的沸点提升，那么就只能够通过变化大气压强来变化沸点了，要知道的是，在标准大气压下，水的沸点是一百℃，假如水被加温到了一百℃，并且持续加温的情况下，水的温度并不会提升，而水也会慢慢转变成水蒸汽挥发掉。

水的温度到达105℃后，这些水由于没法从液体转化为气态，其内部结构的能量就没法释放出来，因为没有释放的渠道，这些分子就会重组，为此才会凝成“冰”，请相信我，这类“冰”并不是大家所耳熟能详的“冰”更不是大冬天大自然环境下因为低温形成的冰，它仅仅是某种结晶物罢了，毕竟它是在105℃下产生的，它和0摄氏度以下所产生的冰还是有着非常大的差距的。

水的另一个反物理属性大家都知道，那便是热缩冷胀，在地球上，人类文明已知的所有物品都会热涨冷缩，而水在温度减少的时候反而会发生结冰，冰的体积比水能大，正是因为这一反物理属性，水在发生结冰之后会漂浮在湖面而不是沉入水底，假如冰会沉入水底的话，一整个地球都会转变成一个冰封的世界，就不太可能有生命出现了。