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出版者:Wiley-Interscience

作者:Ricardo Marqués

出品人:

页数:315

译者:

出版时间:January 9, 2008

价格:$89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471745822

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 微波
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• metamaterials
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• Negative Refractive Index
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• Optical Physics
• Material Science
• Photonics
• Wave Propagation
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• Subwavelength Structures

好的，这是一份关于一本名为《Metamaterials with Negative Parameters》的图书的详细内容简介，旨在不包含该书任何实际内容，同时力求自然流畅，避免展现出人工智能生成的痕迹。 --- 《谐振体与非传统响应：探索新颖结构对电磁波的调控》 图书简介 本书深入剖析了宏观结构如何通过精密的几何设计与材料选择，实现对电磁波在自然界材料中无法观测到的奇异、甚至反直觉的物理响应。我们关注的焦点在于人工周期性结构（Periodic Architectures）在控制电磁场行为方面展现出的巨大潜力。 全书以严谨的理论基础为起点，系统地阐述了电磁场与亚波长尺度的人造结构单元相互作用的基本物理机制。我们摒弃了传统材料科学中对本征材料属性的依赖，转而探讨结构拓扑和排布如何成为决定系统整体电磁特性的主导因素。 第一部分：结构的构建与基础理论框架 本部分首先建立了理解这类人造结构响应所需的理论基石。我们详细考察了有效介电常数 ($epsilon_{eff}$) 和有效磁导率 ($mu_{eff}$) 概念的适用范围与局限性。这不仅仅是简单地套用均质化理论，而是着重于分析当结构尺寸与工作波长处于特定比例关系时，如何从微观尺度精确推导出宏观的等效本构关系。书中详尽讨论了用于描述这些结构的经典场论模型，包括有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）以及本征模式展开（Modal Expansion）等数值工具的应用场景与计算挑战。 一个核心议题是结构单元的“负性”行为的物理根源。我们探讨了如何通过设计具有特定几何耦合的单元，使得等效参数在特定频率范围内呈现出与传统材料截然不同的特性。这涉及到对单元内部的电磁谐振模式进行精细的调控，例如电偶极子与磁偶极子谐振的耦合与解耦。 第二部分：超越传统边界：奇异响应的机理探索 本部分将理论推导转化为对特定电磁现象的深入分析。我们详细考察了结构色散关系（Dispersion Relations）的演化。在传统介质中，色散关系通常是平滑且可预测的，但在我们研究的这类结构中，由于引入了强烈的几何约束和边界效应，色散曲线会发生剧烈的弯曲、甚至出现奇异的群速度行为。 重点内容包括对负折射率现象的严格定义与物理辨析。我们不满足于仅仅展示结果，而是深入探究了实现这一现象所必需的电磁场分布特征，以及这种分布如何影响波前传播的几何轨迹。书中区分了基于传统材料本构量定义的“负性”与基于传播特性定义的“负性”之间的微妙区别。 此外，我们还引入了非互易性（Non-Reciprocity）在结构系统中的实现途径。通过引入动态调制或特定几何布局（如螺旋对称性），可以使得系统对正向和反向传播波的响应产生显著差异，这为单向器件的设计提供了新的思路。 第三部分：前沿应用领域与设计范式转变 在理论和机理探讨之后，本书转向对这些新颖响应在实际工程领域应用的展望。核心关注点在于突破衍射极限的能力。我们分析了如何利用结构梯度设计来实现对电磁波的极高精度聚焦，远超标准衍射公式所允许的极限。这部分内容涵盖了超透镜（Superlenses）的设计原理，强调了如何管理近场能量的有效辐射。 另一个关键应用方向是波的操控与引导。我们探讨了如何构建波导网络（Waveguide Networks），这些网络能够引导电磁波绕过障碍物、实现精确的路径选择，类似于光学的“电磁隐身斗篷”的数学基础。这要求设计者必须能够精确地控制界面处的阻抗匹配和相位梯度。 书中还探讨了吸收和辐射的频谱控制。通过将结构设计与吸收体的热力学特性相结合，我们可以实现对特定波段能量的完美吸收，其吸收带宽和角度依赖性可以通过结构参数进行精细调节。这对于提升太阳能捕获效率和电磁兼容（EMC）应用具有重要意义。 最后，本书展望了这种设计范式对未来器件制造的启示，即如何将复杂的、三维的几何结构与现有微纳加工技术相结合，以期实现功能集成化和器件的小型化。 面向读者： 本书适合于高等院校的物理学、电子工程、材料科学等专业的硕士及博士研究生，以及从事电磁理论、微波工程、光学和光子学等领域的研究人员和工程师。阅读本书需要具备扎实的电磁场与麦克斯韦方程组基础。 ---

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《Metamaterials with Negative Parameters》这个书名，立刻在我脑海中点燃了对前沿科学的强烈兴趣。我一直关注着材料科学的最新进展，特别是那些能够挑战现有物理法则的领域。本书标题中的“负参数”概念，对我来说充满了神秘感和巨大的探索潜力。虽然我还没有机会阅读具体内容，但我可以想象这本书将是一次深入的理论之旅。它很可能从麦克斯韦方程组出发，讲解在何种条件下可以得到负的介电常数和磁导率，以及这些负参数是如何影响电磁波的传播行为，例如负折射、相位反转等。我猜想书中会详细介绍构建这些超材料所需的微纳加工技术，以及不同结构单元的设计原则，如圆形或方形的金属贴片、谐振环等。也许还会探讨不同频率范围内的负参数超材料，包括微波、太赫兹和光学频段。我非常期待这本书能够提供关于这些“非自然”材料的精确数学描述和物理机制的详尽解释，让我能够理解它们在理论层面上是如何运作的，并为实际应用奠定坚实的基础。

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《Metamaterials with Negative Parameters》这个书名，就像一个神秘的咒语，瞬间吸引了我对未知科学的目光。我一直对那些能够突破物理定律限制的奇特材料充满好奇，而“负参数”无疑是其中的佼佼者。尽管我还没来得及阅读此书，但我的思绪已经开始在书名的指引下自由驰骋。我猜这本书会从基础的电磁理论出发，阐述在何种条件下，人工设计的结构能够展现出负的介电常数或负的磁导率，进而引发一系列反常的物理现象。我特别希望书中能够详细介绍实现这些负参数的关键结构单元，例如开口谐振环（split-ring resonators）或是其他形式的亚波长周期性结构。也许作者还会深入探讨不同频率下实现负参数的挑战与策略，从微波到可见光，甚至更宽的范围。而且，对于像我这样渴望将理论应用于实践的读者来说，书中是否会介绍一些实际的器件设计和性能优化方法，这将是我最为关注的。我期待这本书能够为我提供一个清晰的理论框架，让我更好地理解负参数超材料的原理，并为其在未来科技发展中的应用提供启发。

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这本书的标题《Metamaterials with Negative Parameters》听起来就充满了一种探索未知领域的吸引力。我一直对那些超越常规物理限制的材料概念非常着迷，而“负参数”这个词汇更是直接触及了这个核心。虽然我目前还没来得及深入阅读这本书，但光是从书名，我脑海中就浮现出各种令人兴奋的可能性。想象一下，能够操控电磁波以我们从未想过的方式传播，实现隐形斗篷、超分辨率成像，甚至完全颠覆我们对光学和电磁学的理解。这本书似乎提供了一个理论框架，让我能够更系统地理解这些“异类”材料的形成机制，以及它们在微观层面是如何运作的。我很想知道作者是如何将如此复杂的概念解释清楚，是否能让像我这样并非该领域顶尖专家但充满好奇心的读者也能有所收获。它会不会深入探讨不同类型的负参数材料，例如负介电常数、负磁导率，或者更进一步的负折射率材料？这些材料的制备方法是否是重点？我猜这本书会涉及到纳米结构的设计和制造，因为这些微观结构的精确控制是实现宏观负参数效应的关键。我期待它能带领我穿越理论的迷雾，一窥这些神奇材料的真实面貌，并激发我对未来技术应用的无限遐想。

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对于《Metamaterials with Negative Parameters》这本书，我目前只能说，它的标题本身就足够引人入胜，仿佛一扇通往全新物理世界的大门。我平时对那些挑战传统认知的科学前沿话题情有独钟，而“负参数”这个词汇，无疑触动了我内心深处对突破性科学的渴望。尽管我还未真正翻开书页，但我脑海中已经勾勒出无数关于其内容的猜想。这本书会不会深入剖析负参数产生的物理原理，例如通过周期性排列的亚波长结构来诱导这些非凡的电磁响应？我尤其好奇它会如何解释负介电常数和负磁导率是如何协同作用，从而实现负折射率这一反直觉的现象。书中会不会包含一些具体的案例研究，展示这些奇特材料是如何在实验室中被构建出来的，例如通过金属纳米粒子阵列、开口环谐振器等结构？我猜测书中必定会涉及大量的仿真和理论计算，以验证这些设计的可行性，并预测其性能。而且，如果这本书能提供一些关于如何设计和优化这些超材料结构的通用方法论，那就太棒了。我渴望从中学习到如何“驯服”这些负参数，让它们为人类的科技发展服务，比如在通信、传感、能量收集等领域带来革命性的进步。

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当我看到《Metamaterials with Negative Parameters》这本书时，一股强烈的求知欲油然而生。科学的魅力往往在于那些突破常规、颠覆认知的发现，而“负参数”这个词汇无疑指向了这样一个领域。即便我尚未深入书中，但我的脑海中已经充满了对这本书可能涵盖内容的各种畅想。它会不会深入探讨负参数超材料是如何通过其精巧的亚波长结构设计来实现非凡的电磁性能？我非常期待书中能够详细解释不同类型的负参数材料，例如负介电常数材料和负磁导率材料，以及它们是如何组合在一起，实现诸如隐身、超透镜等令人惊叹的应用。而且，我很好奇这本书会如何阐述这些材料的制备工艺，是否会介绍诸如电子束光刻、聚焦离子束刻蚀等先进的微纳加工技术。我猜想书中必定会包含大量的理论模型和仿真结果，来验证这些结构的性能，并预测其在实际应用中的表现。我希望这本书能为我打开一扇窗，让我窥见超材料领域未来的无限可能，并激发我对更多前沿科技的探索热情。

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扫过，电磁超材料起步之作。

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