Инфракрасный свет теперь может преломляться наоборот

Плоская пластина из вещества с отрицательным коэффициентом преломления может служить в качестве собирающей линзы (рис. с сайта offline.computerra.ru)

Американские физики из университета Пердью (Purdue University) впервые создали материал с отрицательным коэффициентом преломления в ближней инфракрасной области спектра.

Разработка материалов с отрицательным коэффициентом преломления — одно из самых перспективных направлений в современной оптике. Обычные прозрачные вещества имеют положительный коэффициент преломления. В плоскости падения луча на границу двух сред преломленный луч обычно не может пойти в обратном направлении, как бы «отразившись» от нормали к поверхности раздела. Однако при отрицательном коэффициенте преломления происходит именно это, что позволяет, например, изготовить совершенно плоскую собирающую линзу. Такие материалы открывают принципиально новые возможности для создания антенн, волноводов и оптических фильтров, а также для разработки технологий управления световыми потоками, нанофотографии и фотолитографии.

Отрицательного коэффициента преломления добиваются за счет внесения в структуру вещества некой периодической структуры, шаг которой сопоставим с длиной волны излучения и заметно больше шага кристаллической решетки. Например, материал можно армировать крошечными металлическими стержнями и кольцами. Впервые добиться отрицательного коэффициента преломления удалось в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра, где шаг наложенной структуры имеет длину порядка миллиметров.

Постепенно отрицательный коэффициент преломления удавалось получить на всё более коротких волнах. На этот раз стало известно, что группа под руководством профессора Владимира Шалаева в университете Пердью впервые воспроизвела этот эффект в ближнем инфракрасном диапазоне на длине волны 1,5 микрона. Именно в этом диапазоне работает большинство оптоволоконных кабелей, используемых в сетях передачи данных.

Как сообщается в обзоре Physics News, созданный материал состоит из диэлектрической матрицы, наполненной тонкими золотыми проволочками, и имеет коэффициент преломления –0,3. Правда, у него есть существенный недостаток — сильное поглощение света, так что для использования в технике данная экспериментальная разработка пока не годится. Тем не менее Владимир Шалаев считает, что это затруднение можно преодолеть, и надеется, что в будущем его лаборатория сможет получить материалы с отрицательным коэффициентом преломления в видимой области спектра.

См. также:
Игорь Иванов, Суперлинзы становятся все реальнее — «Элементы», 20.10.2005

Последние новости: Физика