ในทางทัศนศาสตร์การหักเหเชิงลบเป็น ปรากฏการณ์ ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รังสี แสงหักเห ที่ส่วนต่อประสานซึ่งตรงข้ามกับคุณสมบัติการหักเหเชิงบวกที่พบได้ทั่วไป การหักเหเชิงลบสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้วัสดุเมตาที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีค่าสภาพยอม ทางไฟฟ้า ( ε ) และสภาพซึมผ่าน ทางแม่เหล็ก ( μ ) เป็นลบ ในกรณีดังกล่าว วัสดุสามารถกำหนดดัชนีหักเหเป็นลบ ได้ วัสดุดังกล่าวบางครั้งเรียกว่าวัสดุ "ลบสองเท่า" ^{[ 1 ]}

การหักเหเชิงลบเกิดขึ้นที่รอยต่อระหว่างวัสดุ โดยวัสดุหนึ่งมีค่าความเร็วเฟส เป็นบวกตามปกติ (กล่าวคือ ดัชนีหักเหเป็นบวก) และอีกวัสดุหนึ่งมีค่าความเร็วเฟสเป็นลบซึ่งเป็นกรณีพิเศษ (กล่าวคือ ดัชนีหักเหเป็นลบ)

ความเร็วเฟสลบ (NPV) เป็นคุณสมบัติของการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางมีคำจำกัดความของ NPV ที่แตกต่างกัน คำจำกัดความที่พบมากที่สุดคือ ข้อเสนอเดิม ของ Victor Veselagoเกี่ยวกับการต่อต้านของเวกเตอร์คลื่นและ (Abraham) เวกเตอร์ Poyntingคำจำกัดความอื่นๆ ได้แก่ การต่อต้านของเวกเตอร์คลื่นกับความเร็วกลุ่มและพลังงานกับความเร็ว^{[ 2 ]} "ความเร็วเฟส" ถูกใช้ตามธรรมเนียม เนื่องจากความเร็วเฟสมีเครื่องหมายเดียวกับเวกเตอร์คลื่น

เกณฑ์ทั่วไปที่ใช้ในการกำหนด NPV ของ Veselago คือ ผลคูณดอทของเวกเตอร์ Poynting และเวกเตอร์คลื่นเป็นลบ (กล่าวคือ) แต่คำจำกัดความนี้ไม่เป็นแบบโคแวเรียนต์แม้ว่าข้อจำกัดนี้จะไม่มีนัยสำคัญในทางปฏิบัติ แต่เกณฑ์นี้ได้รับการขยายให้เป็นรูปแบบโคแวเรียนต์แล้ว^{[ 3 ]}สื่อ NPV ของ Veselago ยังเรียกว่า "วัสดุ (เมตา) มือซ้าย" เนื่องจากส่วนประกอบของคลื่นระนาบที่ผ่าน (สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และเวกเตอร์คลื่น) เป็นไปตามกฎมือซ้ายแทนที่จะเป็นกฎมือขวาโดยทั่วไปจะหลีกเลี่ยงคำว่า "มือซ้าย" และ "มือขวา" เนื่องจากคำเหล่านี้ยังใช้เพื่ออ้างถึงสื่อ ไครัลด้วย${\displaystyle \scriptstyle {\vec {P}}\cdot {\vec {k}}<0}$

เราสามารถเลือกที่จะหลีกเลี่ยงการพิจารณาเวกเตอร์ Poyntingและเวกเตอร์คลื่นของสนามแสงที่แพร่กระจายโดยตรง และหันมาพิจารณาการตอบสนองของวัสดุแทนได้ โดยสมมติว่าวัสดุนั้นไม่มีความสมมาตรทางแสง เราสามารถพิจารณาค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า (ε) และสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็ก (μ) ที่ส่งผลให้เกิดความเร็วเฟสเป็นลบ (NPV) ได้ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว ε และ μ เป็นจำนวนเชิงซ้อน ส่วนจินตภาพของพวกมันจึงไม่จำเป็นต้องเป็นลบสำหรับวัสดุเฉื่อย (เช่น วัสดุ ที่มีการสูญเสีย ) ที่จะแสดงการหักเหเป็นลบ ในวัสดุเหล่านี้ เกณฑ์สำหรับความเร็วเฟสเป็นลบนั้นได้มาจาก Depine และ Lakhtakia ดังนี้

${\displaystyle \epsilon _{r}|\mu |+\mu _{r}|\epsilon |<0,}$

โดยที่ส่วนค่าจริงของ ε และ μ ตามลำดับ สำหรับวัสดุแอคทีฟ เกณฑ์จะแตกต่างกัน^{[ 4 ] [ 5 ]}${\displaystyle \epsilon _{r},\mu _{r}}$

การเกิด NPV ไม่ได้หมายความถึงการหักเหเชิงลบ (ดัชนีหักเหเชิงลบ) เสมอไป^{[ 6 ] [ 7 ]}โดยทั่วไปดัชนีหักเห จะถูกกำหนดโดยใช้ ${\displaystyle n}$

${\displaystyle n=\pm {\sqrt {\epsilon \mu }}}$,

โดยทั่วไปแล้ว ค่ารากที่สองของ ΔI มักเป็นค่าบวกอย่างไรก็ตาม ในวัสดุ NPV ค่ารากที่สองของ ΔI มักเป็นค่าลบ เพื่อจำลองข้อเท็จจริงที่ว่าเวกเตอร์คลื่นและความเร็วเฟสก็กลับทิศทางด้วยเช่นกัน ดัชนีหักเหเป็นปริมาณอนุพันธ์ที่อธิบายว่าเวกเตอร์คลื่นมีความสัมพันธ์กับความถี่แสงและทิศทางการแพร่กระจายของแสงอย่างไร ดังนั้น เครื่องหมายของ ΔI จึงต้องเลือกให้ตรงกับสถานการณ์ทางกายภาพ ${\displaystyle n}$${\displaystyle n}$

ดัชนีหักเหยังขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ไครัลลิตี้ด้วย ส่งผลให้ค่าของคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลมซ้ายและขวาแตกต่างกัน โดยกำหนดโดย ${\displaystyle n}$${\displaystyle \kappa }$

${\displaystyle n=\pm {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}\pm \kappa }$.

ดัชนีหักเหเชิงลบเกิดขึ้นสำหรับโพลาไรเซชันหนึ่งถ้า> ; ในกรณีนี้และ/หรือไม่จำเป็นต้องเป็นลบ ดัชนีหักเหเชิงลบเนื่องจากไครัลลิตี้ได้รับการทำนายโดย Pendry และ Tretyakov และคณะ [ ^{8 ] [ 9 ] และ}ได้รับการสังเกตพร้อมกันและเป็นอิสระครั้งแรกโดย Plum และคณะและ Zhang และคณะในปี 2009 ^{[ 10 ] [ 11 ]}${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}$${\displaystyle \epsilon _{r}}$${\displaystyle \mu _{r}}$

ผลที่ตามมาของการหักเหเชิงลบคือรังสีแสงจะหักเหไปทางด้านเดียวกันของเส้นปกติเมื่อเข้าสู่วัสดุ ดังที่แสดงในแผนภาพ และโดยกฎของสเนลล์ ในรูปแบบทั่วไป เมื่อเกิดการหักเหโดยไม่มีการสะท้อนเกิดขึ้น จะเรียกว่า การ หักเหทั้งหมด^{[ 12 ]}

• วัสดุอะคูสติก
• เมตามาเทเรียล
• เมตาวัสดุที่มีดัชนีหักเหเป็นลบ
• เสาอากาศเมตามาเทเรียล
• ทฤษฎีการกระจายแสงแบบปริซึมหลายตัว
• สมการอินเตอร์เฟอโรเมตริกแบบ N ช่อง
• เลนส์ที่สมบูรณ์แบบ
• เมตาวัสดุโฟตอนิกส์
• ผลึกโฟตอนิก
• วัสดุเมตาทนแผ่นดินไหว
• ตัวเรโซเนเตอร์แบบวงแหวนแยก
• เมตาวัสดุที่ปรับแต่งได้

• ทฤษฎีบทของบล็อก
• ปรากฏการณ์แคซิเมียร์
• ไดอิเล็กทริก
• แม่เหล็กไฟฟ้า
• รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
• ความคล่องตัวของอิเล็กตรอน
• สภาพซึมผ่านได้ (แม่เหล็กไฟฟ้า)
• ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า
• เลขคลื่น
• ภาพถ่ายเดือนธันวาคม
• อิมพีแดนซ์