2000年--应用物理外文翻译----制作一个负折射的完美透镜（译文）

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1、中文 3350 字 出处： Pendry J B. Negative refraction makes a perfect lensJ. Physical Review Letters, 2000, 85(18):3966-3969. 制作一个负折射的完美透镜 J.B.彭德利 凝聚态理论组，布莱克特实验室，帝国理工大学，伦敦 SW7 2BZ，联合王国 （ 2000 年 4 月 25 日收） 一、概论 一个常规透镜成像的清晰度总是限制于光的波长。一种非常规的可供选择的透镜，由折射率为负值的材料做成的厚片，能量 聚集于傅里叶分量形成三维图像，尽管不能以辐射的方式传播。以现在的技术现状这种“超透镜”

2、在微波波段可能被实现。我们的模拟实验显示这种透镜可操作在频率为可见光范围内以镀银的薄片形式实现。这个光学版本的解决对象只有几纳米。 二、正文 光学透镜几世纪以来一直都被当做是科学家们的基本工具之一。他们的操作都心照不宣的建立在传统的光学之上：曲面聚光把光的折射率对比。同样的他们的局限性被称为波动光学：没有透镜可以把光聚集在一个比相同波长小的区域内。在那里新的说法不同于改进这个透镜使其更加完美和发明轻微的更好地电介质是什么 ？在这篇论文上我想向传统的限制于透镜的性能提出挑战和建议一种“超透镜”，并且提出一个实用性的建议就是计划实施这样一个透镜。 让我们来看看更接近的限制性能的原因有哪些。考虑在透

3、镜前频率为 的无穷小的偶极子。这个电子元件的领域将被二维傅里叶求和给出， ,rt =, ( , )xyxykkE k k e x p z x yi k z i k x i k y i t , (1) 我们选择 z 轴为透镜的中心轴，麦克斯韦方程组告诉我们 2 2 2 2z x yk c k k , 2 2 2 2xyc k k . (2) 这个透镜的函数是应用于每个傅里叶分量的位 相 校正，因此在一些距离超过透镜的焦距时重新聚集焦点和一个图像的偶极子源出现。 除了这些漏掉的之外：对于横波的矢量有很大的价值， 2 2 2 2z x yk i k k c , 2 2 2 2xyc k k . (3

4、) 这些容易消散的波随着 z 以指数方 式 衰减，而 且 没有位相校正将会恢复它们至它们适当的振幅。它们是有效的远离一般只包含传播波的图像。因为这个传播波被限制于 2 2 2 2xyk k c , (4) 在这个图像中最大的分辨率绝对不会大于 m a x22ck ， (5) 这是正确的 无 论是完美的透镜还是大的孔径。 这是一个非常规的可供选择的透镜。负折射率的材料将会汇聚光即使这时是以一个平行面厚板的形式的材料。在图一的略图上，聚焦在这样一个平板上，假设那个折射率为 1n . (6) 图一，光线被一种负折射率的中间物随着正常表面弯曲成一个负角。光线从原来的一点光源发散开来然后在背面重新汇聚成

5、一个点。从这种中间物释放的光线将会在远处第二次汇聚。 思考片刻将会显示这幅图服从光照射在表面会进入里面，中间物会制作一个负角随着表面正常射出的斯内尔定律。这个系统的其他特征是通过一个简单的射线图解显示双聚焦效应。光通过一块厚度为 2d的板传播到位于一个从光源至两倍焦距时的距离为 1d ， 21z d d. (7) 这个中间物潜在的秘密是介电常数 和磁导系数 碰巧是负值。举个例子我们可以选择 1, 1. （ 8） 首先来看看折射率在真空中简单的意义 ,n （ 9） 但是进一步的考虑将会显示当 和 都是负数时在公式（ 9）中我们必须选 择负值平方根。但是其它相关的量，中间物的阻抗为 00,Z （ 10） 保持正值，因此当 1 和 1 时，这个中间物是一个完美适应自由空间和界面显示没有反射。在远处的边界那里又有一个匹配阻抗，而且光 线是完美地传播进真空中。 运算证实所有的能量都是以一种奇怪的方式传输进入中