メタマテリアルの構造？

質問

以前、大学の講義でメタマテリアルの話題が出たのですが、メタマテリアルは負の屈折率を持つ人工材料で、入射してくる電磁波の波長がメタマテリアルを構成する単位素子よりも大きいときにこの屈折は起こると聞きました。

そこで、初歩的な質問かもしれませんがなぜこの単位素子というのは電磁波の波長よりも小さくなければいけないのでしょうか？
メタマテリアル関係の本で調べてもその点についての説明がなく、私自身は物理は苦手なのでいまいちよくわかりません。

どなたか教えていただけないでしょうか？
すごく気になってます。
よろしくお願いします。

回答No.2

Hikaru99

メタマテリアルは人工の結晶ですが、単位素子がたくさん集まった多結晶のようなものと考えることができます。単位素子の大きさが光のは著に比べて十分に小さいため、光にとってメタマテリアルは均一の物質と同じです。実際にはこの単位素子が電磁石のコイルのような働きをして、光（電磁波）と相互作用し、光の進む向きを変えます。
もし、単位素子が大きければ、光は単位素子で散乱してしまうでしょう。

お礼

なるほど、結晶として考えればよかったんですね。
ありがとうございます。

これらのことについてはメタマテリアル関連の本にほとんど載っていなかったのですが、これって説明するまでもないことなんでしょうか？
それとも私が見つけられなかっただけでしょうか？
そのあたりがよくわかりません。

回答No.1

gr_metamaterial

メタマテリアルというのは、人工材料です。
「材料」っていうと、なんかものすごく細かいものでできているって感じがしますよね。
金属とか、プラスチックとか、、、
ある程度、どんな使い方をしても材料に見えるってのは細かいものです。

でも、使い方が限定されていると、ある程度大きいものの集まりでも「材料」と言えます。
たとえば道路だったら砂利とか、畳だったらイ草とか、森だったら木とか。
使い方から見て十分小さかったら材料なんです。
砂利道とか車だったら、まあ平坦ですが、アリが歩くにはデコボコすぎますよね。

そんな感じで、波長より小さな単位素子の集まりは、その波長から見ると均一な材料に
見えるんです。それを利用して、負の屈折率を起こす人工材料を作るので、
基本的に、単位素子より大きな波長に対してしか、負の屈折率は起きないんです。

参考URL：

http://blogs.yahoo.co.jp/green_metamaterial

お礼

ありがとうございます。
例えがわかりやすくて、理解がしやすかったです。