آموزش طراحی فرامواد معرفی مواد دست چپی(LH)

نویسنده مطلب : ایمان اکبری
تاریخ ارسال : 2015-06-17 17:26:52

فرا مواد الکترومغناطیسی(MTM) به طور کلی ساختارهای الکترومغناطیسی هستند که به طور موثر همگن بوده و خواص غیر معمولی داشته و در حال حاضر در طبیعت موجود نیستند. ساختاری را به طور موثر همگن گویند که متوسط ابعاد سلول ساختار آن یا p خیلی کوچکتر از طول موج هدایتی باشد به همین خاطر این متوسط ابعاد سلول(p) باید از ربع طول موج هدایتی کوچک تر باشد این شرط را حد همگنی-موثر یا شرط همگنی-موثر می نامند تا غالب بودن پدیده شکست را بر پدیده پراکندگی/پراش را حین انتشار موج درون محیط MTM تضمین کنند. در صورت برآورده شدن شرط همگنی-موثر ساختار همچون یک ماده واقعی رفتار می کند به این معنا که امواج الکترومغناطیسی اساسا برای شبکه(سلول ها) نزدیک بین بوده و تنها پارامترهای ساختاری و ماکروسکوپی موثر یا متوسط را که به طبیعت سلول واحد وابسته است مد نظر قرار می دهند، از این رو ساختار از منظر الکترومغناطیسی در طول جهت انتشار یکنواخت است. پارامترهای ساختاری مورد نظر ما در واقع گذردهی ε و نفوذ پذیری مغناطیسی μ می باشند که می توان این دو را به ضریب شکست ماده نیز تبدیل کرد. در تصویر زیر چهار نوع ماده ای که در دنیای مغناطیسی وجود دارند را مشاهده می کنید که از بین این ها تنها مواد دست چپی در طبیعت موجود نیستند و به صورت مصنوعی ساخته می شوند.

category of materials

همانطور که در تصویر فوق برای نمودار  نمایش داده شده است چهار ترکیب علامت برای جفت   وجود دارد : (+,+)، (+,-)، (-,+) و (-,-).در حالی که قبلا سه نوع ترکیب برای مواد رایج شناخته شده است، آخرین مورد [(-,-)] که دارای گذردهی و نفوذ پذیری مغناطیسی منفی است، متناظر با کلاس جدیدی از مواد دست چپی(LH) است. مواد LH به موجب علامت منفی در دو نوع پارامتر خود با فاز و سرعت گروه  ضد-موازی(موازی اما در جهت مخالف) یا ضریب شکست منفی (NRI) مشخص می شوند.

ساختار های LH مطابق تعریف فوق از آنجایی که مصنوعی بوده (توسط انسان به صورت مصنوعی ساخته می شوند)، به طور موثری همگن بوده و قویا خواص غیر معمول دارند ، MTM یا فراماده در نظر گرفته می شوند. قابل توجه است که اگر چه واژه MTM برای ساختارهای LH مورد استفاده قرار می گیرد، MTM ها ممکن است طیف بسیار گسترده تری از ساختارها را در بر گیرند.. با این حال ساختارهای  LHبه خاطر ویژگی استثنایی ضریب شکست منفی تا کنون شناخته شده ترین MTM ها هستند.

ویژگی های مواد LH یا دست-چپی

Veselago توانست چندین پدیده بنیادی که درون محیط یا در رابطه با محیط LH رخ می دهد را پیش بینی کند:

  1.  پراکندگی فرکانسی پارامترهای ساختاری.
  2. معکوس شدن پدیده داپلر
  3.  معکوس شدن تشعشع Vavilov-Cerenkov
  4. معکوس شدن شرایط مرزی مربوط به مؤلفه های میدان الکتریکی و مغناطیسی در فصل مشترک بین محیط درست-راستی(RH) ,  و محیط دست-چپی(LH)
  5. معکوس شدن قانون Snell
  6. شکست منفی در فصل مشترک بین محیطRH  و محیط LH
  7. تبدیل منبع نقطه ای به تصویر نقطه توسط تکه LH
  8. تعویض اثرات همگرایی و وا گرایی در لنز های محدب و مقعر وقتی که لنز ها از LH ساخته می شوند
  9. عبارات پلاسمایی برای پارامترهای ساختاری در محیط LH تشدید کننده

شبیه سازی انتشار در مواد LH

همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید جهت انتشار در ماده دست چپی برعکس می شود. این پدیده جزو جذاب ترین  مسائل مغناطیسی حال حاضر می باشد.

negative n

 

animated LH

 

برچسب ها [معرفی  فرامواد، معرفی مواد دست چپی، Metamatrials، Left-handed Metamatrials، LF MTM، MTM ]

نظرات
نظر جدید
172
تعداد اعضا
filter picture
antenna picture