天才一秒记住【做客中文网】地址：https://www.zk01.net
这类超材料是我们目前了解最为透彻的，也是最早被研发出来的。
正如前面所提到的，大多数天然材料的介电常数和磁导率均为正值，但也存在例外情况：铁氧体的介电常数为正，磁导率为负；而等离子体的介电常数为负，磁导率为正。
“
“金属具有所谓的“等离子体频率”
，且这一频率低於光的频率范围。
在高频情况下，金属的行为类似於等离子体。
通常情况下，金属是良好的导体，但当频率高於其等离子体频率时，金属就会变成不良导体，电流无法正常產生。
这会导致电磁波能够穿过金属，就像穿过有损耗的真空，而不是穿过固体物质一样。
“
“如果我们製造出非常小的金属棒，就能让它们在特定的波长范围內表现出类似等离子体的特性，从而获得负介电常数；如果我们製造出小的铁氧体环，就能让它们在特定的波长范围內获得负磁导率。
然而，这些材料单独使用时，並不能產生有用的负折射效果。
只有当我们將金属棒和铁氧体环组合在一起时，神奇的效果才会出现——我们得到了一个超材料单元。
將大量这样的单元进行扩展排列，就能得到一种同时具有负磁导率、负介电常数和负折射率的材料。
金属棒和铁氧体环单独存在时，都无法產生奇妙的负折射现象，但它们组合在一起后，就实现了这一效果。
至此，我们製造出了第一种超材料。
“
“那么，这种超材料能用来做什么呢？假设你想要將一束无线电波聚焦到接收器上。
如果你使用一块传统材料製成的聚焦透镜，它反而会使无线电波更加分散；而如果使用一层超材料，情况则会完全相反。
更棒的是，这种超材料可以被製成平面形態，却依然能够將无线电波集中到接收器上，这对於电子设备来说无疑是一大福音。
我们实现了製造完美透镜的终极目標——这种透镜能够聚焦辐射，且不需要通过改变透镜厚度来实现这一功能。
我们对超材料结构的操控越精准，就能用它製造出適用於更短波长的透镜。
“
“超材料还能实现其他有趣的功能。
例如，假设你希望只有特定波长的无线电波能够进入接收器，以wi-fi的2.4吉赫兹频率（对应波长12.5厘米）为例，我们可以对超材料单元进行调节，使得这种超材料仅在wi-fi频率范围內起到完美透镜的作用，而其他频率的无线电波则会像遇到普通材料一样被散射或產生其他作用。
这样一来，信號的信噪比会显著提高，我们就能获得更高效、更高质量的wi-fi信號。
“
“我们还可以利用超材料实现一种名为“反向都卜勒效应”
的现象：通过改变超材料单元的几何结构，我们实际上可以补偿任何都卜勒效应。
如果你曾经听过车辆行驶时喇叭或警报器的声音，就会对都卜勒效应有所体会——当车辆向你靠近时，声音的音调会升高（我们称之为“蓝移”
）；当车辆远离你时，音调会降低（我们称之为“红移”
）。
在天文学中，你也会接触到这一概念：当恆星向我们靠近时，其光谱会发生蓝移；当恆星远离我们时，光谱会发生红移。
除了银河系及其最近的邻近星系中的恆星外，宇宙中所有恆星都在隨著宇宙的膨胀而远离我们，因此它们的光谱都会发生红移。
“
“对於高速飞行的太空飞行器来说，都卜勒效应是一个棘手的问题。
本章未完，请点击下一章继续阅读！若浏览器显示没有新章节了，请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单，退出阅读模式即可，谢谢！