W materiałach prawoskrętnych,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
B B W materiałach prawoskrętnych kierunek przepływu prądu elektrycznego jest zgodny z kierunkiem linii sił pola elektrycznego i odpowiednio – prądu magnetycznego – z kierunkiem linii sił pola magnetycznego. W materiałach lewoskrętnych ma miejsce zjawisko odwrotne – elektrony poruszają się w przeciwną stronę niż zwrot działającej na nie siły wytworzonej przez pole elektryczne. Efekt Dopplera jest odwrócony (światło ze źródła poruszającego się w kierunku obserwatora ma obniżoną częstotliwość) Promieniowanie Czerenkowa – prom El.-mag. Z zakresu widzialnego wywolane przechodzeniem przez materie czastki naladowanej o prędkości v większej niż prędkość fazowa u rozchodzenia się fal w osrodku Promieniowanie Czerenkowa jest wysyłane w przeciwną stronę niż poruszający się obiekt. Obecność w plazmie swobodnych ładunków elektrycznych jest przyczyną tego, że plazma jest stanem przewodzącym i silnie oddziałuje z polem elektromagnetycznym. Cechą charakterystyczną tego stanu jest funkcja przenikalności elektrycznej, która poniżej pewnej częstotliwości zwanej częstotliwością plazmową, przyjmuje wartości ujemne. W stan plazmy przechodzi gaz, jeżeli zostanie podgrzany do temperatury tak wysokiej, że elektrony uwalniane są z orbit atomowych, czyli następuje jego jonizacja. Ten sam efekt uzyskać można oddziałując bardzo dużym polem elektrycznym lub zmiennym polem magnetycznym. Plazmon powierzchniowy jest elektromagnetyczną falą powierzchniową, o polaryzacji typu p, propagującą się wzdłuż powierzchni styku dwóch materiałów, których stałe dielektryczne mają przeciwne znaki [10]. Związane z nią jest zanikające wykładniczo pole elektromagnetyczne prostopadłe do kierunku propagacji fali. Zmieniając kąt padania lub długość fali promieniowania, które są funkcją współczynnika załamania, możliwe jest wzbudzenie powierzchniowego rezonansu plazmowego 13 , czego rezultatem jest skokowy spadek intensywności promieniowania odbitego. Powierzchniowy rezonans plazmowy jest zjawiskiem fizycznym mogącym wystąpić, gdy płasko spolaryzowana fala elektromagnetyczna z zakresu widzialnego lub bliskiego ultrafioletu pada na powierzchnię metalu przy spełnionych warunkach całkowitego wewnętrznego odbicia [10]. Wtedy pomimo, iŜ padające promieniowanie jest całkowicie odbijane przez powierzchnię metalu, pole elektromagnetyczne fotonów powierzchniowych rozciąga się poza powierzchnię metalu na odległość około ¼ długości fali promieniowania. Typowe rozproszone rezonatory kołowe (SRR) formowane są z pary przewodzących pierścieni nadrukowanych na dielektryku (Rys. 10). Mechanizm powstawania ujemnej przenikalności magnetycznej jest następujący: zmienne w czasie pole magnetyczne przyłożone wzdłuż osi pierścienia indukuje przepływ prądu, który w zależności od oporności pierścienia wytwarza przeciwne pole magnetyczne wzmacniające lub przeciwdziałające polu indukującemu [51]. Pierścienie tworzące SRR posiadają przerwy, dzięki czemu rezonans może zostać osiągnięty przy użyciu długości fali wielokrotnie przekraczających średnicę pierścieni (typowe wymiary pierścieni to około jedna dziesiąta długości fali padającego promieniowania). Celem takiej geometrii układu jest generacja możliwie największej pojemności magnetycznej w małej przestrzeni B B pomiędzy pierścieniami, co pozwala znacząco obniżyć częstotliwość rezonansu i skoncentrować pole elektryczne w obszarze SRR [32]. Symulacji zachowań plazmowych przy uŜyciu sztucznych dielektryków jako jeden z pierwszych podjął się w 1962 roku Walter Rotman [43]. Efektem jego pracy był opis ośrodka dielektrycznego złoŜonego z drutów zorientowanych zgodnie z kierunkiem wektora falowego przyłoŜonego pola EM oraz ośrodek zbudowany z przewodzących pasków metalu. Analiza charakterystyk dyspersyjnych potwierdziła, iŜ taki ośrodek jest dobrą analogią plazmy. W 1996 roku J.B.Pendry i in. [5], [6] zaproponowali sposób na przesunięcie częstotliwości rezonansowej aktywującej powierzchniowy rezonans plazmowy w metalach nawet o sześć rzędów wielkości (tj. w zakres GHz). Opisywany przez nich materiał składał się z bardzo cienkich drutów metalicznych o średnicy rzędu 1 m m zestawionych w periodyczną sieć kubiczną o stałej sieci a (Rys. 6). Struktura taka posiada właściwości nie zaobserwowane dotąd w paśmie GHz. PoniewaŜ druty metaliczne uŜyte do budowy tego materiału zajmowały znikomą część kaŜdej komórki elementarnej, sieć taka charakteryzowała się mniejszą koncentracją elektronów, Użyte przez Smitha rozproszone rezonatory miały postać dwóch kwadratowych miedzianych pierścieni grubości c = 0,25 mm z przerwą równą g = 0,46 mm, odległych od siebie o d = 0,3 mm . Zewnętrzny wymiar pojedynczego SRR wynosił w = 2,62 mm, a uŜyte druty metaliczne miały długość 1 cm. Komórka elementarna zbudowana była ze skrzyżowanych, osadzonych na podłożu krzemowym sześciu rozproszonych rezonatorów kołowych (SRR) i dwóch cienkich drutów metalicznych (ALMW) jako obwód LC o induktancji L i pojemności przerwy pierścienia C . Zmienne pole magnetyczne prostopadłe do powierzchni SRR indukuje w nim przepływ prądu, który w pobliżu częstości rezonansowej wywołuje moment magnetyczny prostopadły do płaszczyzny SRR i przeciwstawiający się zewnętrznemu polu magnetycznemu, co powoduje pojawienie się ujemnej przenikalności magnetycznej m . Jeżeli przerwa w pierścieniu zostanie powiększona (Rys. 24 (b)), pojemność C zmniejszy się, co spowoduje wzrost częstości w LC potrzebnej do wzbudzenia rezonansu w obwodzie. Gdy drut tworzący pierścień SRR zostanie przerwany również z drugiej strony (Rys. 24 (c)), w obwodzie pojawi się druga szeregowa pojemność C , co dodatkowo zmniejszy wypadkową pojemność obwodu LC . Kolejnym krokiem jest całkowite otwarcie pierścienia SRR z obu stron (Rys. 24 (d)), prowadzące do otrzymania pary równoległych drutów. Spadek pojemności C prowadzi do wyższej częstości rezonansowej zgodnie ze wzorem, co oznacza, że długość fali l padającego promieniowania EM potrzebnego do wywołania rezonansu w takim obwodzie jest coraz mniejsza i moŜe osiągnąć nawet wartości z zakresu promieniowania widzialnego. Rayspan Corp. of San Diego is using metamaterials to make stronger, smaller antennas. Although they measure just a few millimeters long and are as flat as paper, the new multiband antennas could double the range, reliability and battery life of cellular phones, Wi-Fi routers and wireless modems. B B obwody przyslosci moga byc w stanie uzywac swiatla w miejsce elektrycznosci, wiec wojskowi inzynierowie buduja urzadzenie przelaczajace z metamaterialow, niezbedne do budowy malego rozmiaru, szybkiego sprzetu fotonicznego. Urzadzenie laczy metamaterial z polprzewodnikiem, wiec tryb lapania swiatla moze byc wlaczany lub wylaczany. Takie fotoniczne chipy komputerowe moga okazac sie 10krotnie szybsze niz obecne. zostaly stworzone by oddzialywac tylko z polem elektrycznym w swietle, pole magnetyczne nie oddzialuje a to powoduje wyrazny spadek strat energii [ Pobierz całość w formacie PDF ] |