Question

【題目】一般常見材料的折射率都為正值（n>0），現針對某些電磁波設計的人工材料，其折射率可為負值（n<0），稱為負折射率材料，電磁波通過空氣與這種材料的截面時，電磁波傳播規律仍然不變，入射角和折射角的大小關系仍遵從折射定律（此時折射角取負值），但折射波線與入射波線位于法線的同一側，現有一束電磁波從空氣中以i=60°的角度射入由負折射率材料制成，厚度d=10cm的長方體并從下表面射出，已知該材料對電磁波的折射率n=-，電磁波在真空中的速度v=3×108m/s，

（i）大致畫出電磁波穿過該材料的示意圖；

（ii）求電磁波穿過該材料時的傳播時間和在傳播方向的側移量。

Answer 1

【答案】；6.67×10-10s；

【解析】（i）光路圖如圖所示．

（ii）由折射定律n=可知，

解得折射角 r=-30°
故該電磁波在介質中傳播方向剛好與入射方向垂直．
由幾何關系知，折射光線在介質中傳播的距離

在介質中傳播的速度為： ，
則電磁波通過該材料所用的時間為： ．
根據光路可逆性原理可知，出射光線與入射光線平行同向，所以在傳播方向的側移量 S==x=11.55cm