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负折射材料及其计算机模拟

作　者: 王敏凤
导　师: 周鲁卫
学　校: 复旦大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 负折射有限元法多物理场耦合软件自组装分形
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

负折射率材料(Metamaterial)因其独特的电磁性质引起人们广泛的关注和研究。自然界中并不存在天然的具有负折射率的材料,几十年前就有科学家提出了负折射的概念,但直到2000年,Smith教授及其在加州大学圣地亚哥分校的科研小组制造出了世界上第一个负折射率的Metamaterial样品,并实验证明了负折射现象与负折射率,在Science杂志上发表了第一篇Metamaterial的论文,从此以后每年都有大量科学研究工作者投入了对这一领域的探索。制备负折射率材料通常的方法有光刻金属法,光子晶体法和自组装法。相对于光子晶体法,光刻金属法因其对工艺的苛刻要求及金属不良的光学性质,在实验上较难构造。在可见光区实现光刻金属材料的特异性质(主要是负折射率)尤其困难。自组装法主要应用胶体颗粒的自组装特性形成特定结构(分形结构)来实现负折射。本文的主要工作：一是基于有限元法,运用多物理场耦合软件对一种复合结构——金属-介质-金属做出了计算模拟,证实这种结构的材料的确具有负折射率,并研究了透射系数与入射波频率的关系。在理论层面验证了两种人工构造材料表现出负折射率的电磁性质,并为实验上进一步设计构造新的、易于实现、稳定性好的特异性材料提供了理论层面的依据；二是对自组装形成分形结构的物理特性进行研究和进一步的探索。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
引言  8-10
第1章第一章负折射  10-18
  1.1 负折射的概念  10-11
  1.2 负折射物质的电磁特性  11-16
    1.2.1 E、H和k满足左手准则  11-12
    1.2.2 完美透镜  12-15
    1.2.3 逆Doppler效应  15-16
    1.2.4 反常Cerenkov辐射  16
  1.3 负折射物质的应用  16-18
第2章第二章具有负折射率的各类材料  18-21
  2.1 SRR结构(即金属谐振环结构)  18-19
  2.2 光子晶体  19-20
  2.3 自组装分形结构  20-21
第3章第三章模拟计算金属-介质-金属模型  21-34
  3.1 COMSOL软件介绍  21
  3.2 实验  21-22
  3.3 软件模拟和计算  22-33
  3.4 结论  33-34
第4章第四章银分形结构的研究  34-46
  4.1 实验  34-36
  4.2 模拟计算  36-45
  4.3 结论  45-46
结论  46-47
参考文献  47-49
致谢  49-50

负折射材料及其计算机模拟

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