近年来，随着光学成像的技术的发展和逐渐成熟，负折射率材料由于其反常和独特的光学特性引起了越来越多的关注，那么到底什么是负折射率材料呢？负折射率材料又跟空中成像有什么关系呢？
负折射率材料
在自然界中，我们常见的介质都为正折射率，即物质的介电常量和磁导率都为正数，而在1968年，前苏联的物理学家Veselago第一次在理论上预言了“左手材料”的存在，这种材料电矢量、磁矢量和波失之间构成左手系，并且具有负的介电常量和磁导率，所以又称之为负折射率材料。但是由于缺乏实验的验证，并没有快速的发展，直到2000年美国的Smith等人以铜为主的复合材料制造出了世界上第一块在微波波段等效介电常数和等效磁导率同时为负数的介质材料，证明负折射率材料的存在。
负折射率材料的特性
负折射率材料表现的异常物理性质有负折射，反常Cherenkov辐射、反常Doppler效应、反Goos-Hanchen位移、超级透镜。在这里我们着重讲一下最大的特性-负折射。在自然界中，正常情况下光从一种介质进入另一种介质时，在两种介质交界界面会发生反射和折射，并且折射光线和入射光线位于法线两侧，而当光线进入负折射率介质时，入射光线和折射光线位于界面法线同侧，如图示。
在日常生活中，我们都知道把一根筷子放进水中，会发生折射现象，那么把它放进负折射材料中会有什么不同呢？我们假设一个杯子中装着常见的水，一个杯子装着负折射率材料，然后将筷子放入其中，将会观察到如下图所示的现象。
负折射率材料的研制
负折射率的研发和实现需要非常复杂的条件和结构，通过SRRs和导线阵列或者电容和电感的组合能实现在各种微波波段的负折射率，但这两种方法都是通过对材料本身的设计产生电共振和磁共振，由此实现介电常数和磁导率为负，但这放到光频段并不适用，因为在光频段，电共振和磁共振会产生很大的损耗，很难实现光频段的折射，所以研究者寻求一些新的方法来实现光频段的负折射材料，其中最突出的就是手征材料和光子晶体材料。
负折射材料都需要对物体的结构进行巧妙的设计。手征材料是指物体经过平移、旋转等任意空间操作均不能与其镜像重合，在光学中表现为旋光，DNA的双螺旋结构就是最明显的具有手征性，而在人工合成手征材料时，需要在机制中掺入尺寸远小于波长的螺旋状微结构。光子晶体是一种介质在空间分布上具有周期性结构的人工设计的晶体，光子晶体实现负折射按照原理可分为两类：第一类是通过对微元结构的周期性设计实现介电常数和磁导率均为负的双负结构，第二类则是通过对材料结构单元周期性结构及其集体材料的调制，改变其色散关系，产生类似于电子在晶体中的能带结构，由于其Bloch三色可产生类似负折射的效果。
反射原理怎么就变成负折射了？
看到这里，您一定对于负折射率材料有了一定的了解，也明白了这种材料的神奇之处。正是由于负折射率的关注度高，所以目前有某些公司假借负折射率材料的名号来“蹭热度”，把明显利用反射原理的结构和“负折射”扯上关系。其实是通过其内部的两次反射实现了入射光线和折射光线在法线同样的情况，也就是类似负折射的现象，本身并不具备负折射率材料介电常量和磁导率都为负数的本质特性。
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