FyzWeb  články
Materiál se záporným indexem lomu?2001-04-23 

Myslíte, že novinky a šokující překvapení se ve fyzice objevují jen v exotických oblastech týkajících se černých děr nebo světa elementárních částic? Chyba lávky, překvapit mohou i zcela klasické patrie.

Posvítíme-li ze vzduchu do vody, paprsek se láme směrem ke kolmici.
To lze nalézt v každé učebnici fyziky, zabývající se optikou - a každé "dítě školou povinné" si to může ověřit řadou jednoduchých i složitějších pokusů. V dnešní době, kdy pokročilé technologie jsou k dispozici i na pultech řady stánkařů, nejjednodušeji tak, že posvítí tužkovým laserem shora do akvária.

Kdo má rád vzorce, dodá, že pro lom světla platí Snellův zákon

kde n je index lomu vody. Protože n>1, je  a paprsek se láme ke kolmici.

Co byste ale říkali materiálu, v němž by se světlo lámalo tak, jak to ukazuje následující obrázek?

Pokud by tomu mělo tak být, musel by být úhel lomu v daném materiálu záporný. Podle Snellova zákona by to znamenalo, že index lomu tohoto materiálu by byl záporný.

Se světlem to nikdo udělat neumí. (Možná bychom měli dodat - zatím?) Ale s mikrovlnami už je to jiná.

Jak uvádí AIP Bulletin of Physics News (viz http://www.aip.org/physnews/update/534-2.html), na Kalifornské Univerzitě v San Diegu zkonstruovali kompozitní "materiál", který se chová právě výše uvedeným způsobem. Tedy alespoň pro elektromagnetické záření šířící se určitými směry (a v omezeném rozsahu frekvencí, konkrétně 10,4 až 11 GHz).

Spíše než o materiálu bychom měli mluvit o soustavě vzájemně kolmých plastikových přepážek, na nichž jsou umístěny vhodně tvarované měděné vodiče. Elektromagnetická vlna, jejíž směr šíření leží v rovině kolmé na dané přepážky, po vstupu do této struktury interaguje s vodiči tak, jak bylo výše popsáno - tedy láme se způsobem odporujícím veškeré dosavadní zkušenosti a intuici.

Fotografie zmíněné struktury přepážek a vodičů i celého experimentálního uspořádání a podrobnější výklad najdete na webu na adrese http://www-physics.ucsd.edu/lhmedia/. Článek popisující podrobnosti objevu vyšel v časopise Science 4.dubna 2001.

Autoři nového materiálu Sheldon Schultz, David R. Smith a Richard A. Shelby navázali na dřívější teoretické práce. (Možnost existence materiálů s podobnými netradičními vlastnostmi prý předpovídal již v roce 1968 ruský teoretik V. G. Veselago, který pro ně prosazoval termín "left-handed materials".) Co se týče budoucího vývoje, nechme se překvapit. Autoři opatrně naznačují, že by nemuselo být neschůdné vytvořit materiál, který by podobně fungoval i na optických frekvencích. Pak by mohlo jít vytvořit například čočky s vlastnostmi dnes nedostupnými. I v oboru mikrovln však snad bude objev možno využít třeba při nových konstrukcích antén.

Zatím nám nový "materiál" může sloužit jako příklad, jakých překvapení se můžeme dočkat i v klasických a zdánlivě dávno prozkoumaných partiích fyziky.


Podle podkladů z výše uvedených www zpracoval Loeš Dvořák.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: