ऋणात्मक अपवर्तन

ऋणात्मक अपवर्तन विद्युत चुम्बकीय घटना है जहां प्रकाश किरणें इंटरफ़ेस पर अपवर्तित होती हैं जो उनके अधिक सामान्यतः देखे जाने वाले धनात्मक अपवर्तक गुणों के विपरीत होती है। एक मेटामेट्री का उपयोग करके ऋणात्मक अपवर्तन प्राप्त किया जा सकता है जिसे (विद्युत) पारगम्यता (ε) और (चुंबकीय) पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) (μ) के लिए ऋणात्मक मान प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है; ऐसे परिस्थितियों में सामग्री को एक ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक सौंपा जा सकता है। ऐसी सामग्रियों को कभी-कभी "दोहरी ऋणात्मक" सामग्री कहा जाता है।

ऋणात्मक अपवर्तन उन सामग्रियों के बीच इंटरफेस पर होता है जिन पर एक में सामान्य धनात्मक चरण वेग (यानी, एक धनात्मक अपवर्तक सूचकांक) होता है, और दूसरे में अधिक अन्यस्थानीय ऋणात्मक चरण वेग (एक ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक) होता है।

ऋणात्मक चरण वेग

ऋणात्मक चरण वेग (एनपीवी) किसी माध्यम में प्रकाश प्रसार का एक गुण है। एनपीवी की अलग-अलग परिभाषाएँ हैं; सबसे साधारण विक्टर वेसेलागो का तरंग सदिश और (अब्राहम) पोयंटिंग सदिश के विरोध का मूल प्रस्ताव है। अन्य परिभाषाओं में समूह वेग के लिए तरंग सदिश और वेग के लिए ऊर्जा का विरोध सम्मिलित है। अन्य परिभाषाओं में समूह वेग के लिए तरंग सदिश का विरोध और वेग के लिए ऊर्जा सम्मिलित है। "चरण वेग" पारंपरिक रूप से प्रयोग किया जाता है, क्योंकि चरण वेग में तरंग सदिश के समान चिह्न होता है।

वेसेलागो के एनपीवी को निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक विशिष्ट मानदंड यह है कि पॉयंटिंग सदिश और तरंग सदिश का डॉट उत्पाद ऋणात्मक है (यानी, वह $\scriptstyle {\vec {P}}\cdot {\vec {k}}<0$), परन्तु यह परिभाषा सामान्य सहप्रसरण नहीं है। हालांकि यह प्रतिबंध व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण नहीं है, मानदंड को सहपरिवर्ती रूप में सामान्यीकृत किया गया है। वेसेलागो एनपीवी मीडिया को बाएं हाथ की (मेटा) सामग्री भी कहा जाता है, क्योंकि (विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र और तरंग सदिश) से गुजरने वाली समतल तरंगों के घटक दाएं हाथ के नियम के बजाय बाएं हाथ के नियम का पालन करते हैं। "बाएँ हाथ" और "दाएँ हाथ" टर्म से  सामान्य रूप में बचा जाता है क्योंकि इनका उपयोग चिरल मीडिया को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है।

ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक

एक सामान्य सामग्री में एक बाएं हाथ के मेटामेट्री में अपवर्तन की तुलना

एकसमान तलीय अंतरफलक पर प्रकाश के ऋणात्मक अपवर्तन को दर्शाने वाला वीडियो।

कोई व्यक्ति प्रसार प्रकाश क्षेत्र के पोयंटिंग सदिश और तरंग सदिश पर सीधे विचार करने से बचने का विकल्प चुन सकता है, और इसके बदले में सीधे सामग्री की प्रतिक्रिया पर विचार कर सकता है। यह मानते हुए कि सामग्री अचिरल है, कोई इस बात पर विचार कर सकता है कि परमिटिटिविटी (ε) और पारगम्यता (µ) के किन मूल्यों के परिणामस्वरूप ऋणात्मक चरण वेग (एनपीवी) होता है। चूंकि ε और µ दोनों साधारण तौर पर जटिल होते हैं, इसलिए किसी निष्क्रिय (अर्थात् हानिपूर्ण) सामग्री के लिए ऋणात्मक अपवर्तन प्रदर्शित करने के लिए उनके काल्पनिक भागों का ऋणात्मक होना आवश्यक नहीं है। इन सामग्रियों में, ऋणात्मक चरण वेग की कसौटी डेपिन और लखटकिया द्वारा प्राप्त की जाती है

$\epsilon _{r}|\mu |+\mu _{r}|\epsilon |<0,$

जहाँ $\epsilon _{r},\mu _{r}$ क्रमशः ε और µ के वास्तविक मूल्यवान भाग हैं। सक्रिय सामग्री के लिए, मानदंड अलग है। एनपीवी घटना अनिवार्य रूप से ऋणात्मक अपवर्तन (ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक) नहीं दर्शाती है। साधारणतौर पर, अपवर्तक सूचकांक $n$ प्रयोग कर निर्धारित किया जाता है

$n=\pm {\sqrt {\epsilon \mu }}$,

जहां परिपाटी द्वारा धनात्मक वर्गमूल को चुना जाता है $n$. हालांकि, एनपीवी सामग्रियों में, ऋणात्मक वर्गमूल को इस तथ्य की नकल करने के लिए चुना जाता है कि तरंग सदिश और चरण वेग भी उलट जाते हैं। अपवर्तक सूचकांक एक व्युत्पन्न मात्रा है जो बताता है कि तरंग सदिश प्रकाश की ऑप्टिकल आवृत्ति और प्रसार दिशा से कैसे संबंधित है; इस प्रकार, का संकेत $n$ भौतिक स्थिति से मेल खाने के लिए चुना जाना चाहिए।

चिरल सामग्री में

अपवर्तक सूचकांक $n$ चिरायता पैरामीटर पर भी निर्भर करता है $\kappa$, जिसके परिणामस्वरूप बाएँ और दाएँ गोलाकार ध्रुवीकृत तरंगों के लिए अलग-अलग मान दिए गए हैं

$n=\pm {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}\pm \kappa$.

ध्रुवीकरण के लिए एक ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक होता है यदि $\kappa$ > ${\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}$; इस स्थिति में, $\epsilon _{r}$ और/या $\mu _{r}$ ऋणात्मक होने की आवश्यकता नहीं है। पेंड्री और त्रेताकोव एट अल द्वारा चिरायता के कारण एक ऋणात्मक अपवर्तक सूचकांक की भविष्यवाणी की गई थी। और पहली बार प्लम एट अल द्वारा एक साथ और स्वतंत्र रूप से मनाया गया और झांग एट अल 2009 में है।

अपवर्तन

ऋणात्मक अपवर्तन का परिणाम यह है कि प्रकाश किरणें सामग्री में प्रवेश करने पर सामान्य (ज्यामिति) के उसी तरफ अपवर्तित होती हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, और स्नेल के नियम के एक सामान्य रूप द्वारा।

यह भी देखें

• ध्वनिक मेटामटेरियल्स
• मेटामेट्री
• ऋणात्मक सूचकांक मेटामटेरियल्स
• मेटामेट्री एंटेना
• बहु-प्रिज्म फैलाव सिद्धांत
• एन-स्लिट इंटरफेरोमेट्रिक समीकरण
• बिल्कुल सही लेंस
• फोटोनिक मेटामटेरियल्स
• फोटोनिक क्रिस्टल
• भूकंपीय मेटामटेरियल्स
• स्प्लिट-रिंग रेज़ोनेटर
• ट्यून करने योग्य मेटामटेरियल्स

विद्युत चुम्बकीय अन्योन्यक्रिया

• बलोच प्रमेय
• कासिमिर प्रभाव
• ढांकता हुआ
• विद्युत चुंबकत्व
• ईएम विकिरण
• इलेक्ट्रॉन गतिशीलता
• पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) *
• परावैद्युतांक*
• तरंग संख्या
• फोटो- डीम्बर
• विद्युत प्रतिबाधा