折射率是描述光在真空中的傳播速度與介質中的傳播速度的比率。 這是光學中一個非常重要的概念。 折射率用符號n表示，估算公式為：n=c/v，其中c為光在真空中的速度，約為3×10?m/s，v為光在介質中的速度. 不同的介質具有不同的折射率。 例如，水的折射率為1.33，這意味著光在水底的傳播速度是真空的1/1.33倍。
折射率決定了折射現象。 當光從一種介質進入另一種介質時，其傳播方向會發生變化。 這就是折射現象。 折射現象可以用斯涅爾定理來描述：n?sinθ?=n2sinθ2。 其中 n? 和 n? 分別是兩種介質的折射率，θ? 和 θ? 分別是入射角和折射角。 從這個公式可以看出，折射率越大，光在介質中的傳播速度越慢，折射角越小。
我們一般認為折射率是一個正實數。 例如，空氣的折射率約為1，水的折射率約為1.33，玻璃的折射率約為1.5。 并且，在個別情況下，折射率可能不是正實數，而是復數或正數。 在這種情況下，光學現象會有何不同？ 為什么折射率會有這樣的變化？
復折射率
復折射率可表示為：n(ω)=n?(ω)+in?(ω)，其中n?(ω)和n?(ω)均為實函數，ω為光的頻率，i為虛數單位。 復折射率表示介質對光的兩種影響：色散和吸收。
色散是指光在介質中的傳播速度與光的頻率有關的現象。 不同頻率的光在同一介質中可能具有不同的傳播速度，從而導致光的波長和波矢發生變化。 色散可以用復折射率的實部 n?(ω) 來描述。 實部越大，色散越明顯。
吸收是光在介質中傳播時損失能量的現象。 當光遇到原子或介質中的原子時，會與它們發生相互作用，使光的能量轉化為其他形式（如熱能）。 吸收可以用復折射率的虛部 n2(ω) 來描述。 虛部越大，吸收越強。
我們可以用一個簡單的模型來理解復雜的折射率。 假設一束單色平面電磁波，真空中的電場為：
其中 A 是振幅，ω 是角頻率，k 是波矢量。
現在讓這束電磁波進入具有復折射率的介質，那么波矢k也將變成一個復數：
. 這樣，電場變為：
從公式可以看出，電場的振幅隨著x的減小呈指數衰減，這是吸收的療效。 電場的相位隨著x的減小呈線性變化，這是色散的影響。 為此，復折射率的實部n?(ω)決定了光在介質中的相變，即色散； 復折射率的虛部 n2(ω) 決定了光在介質中的振幅衰減，即吸收。
負折射率
據悉，還有一類特殊的人工合成材料光的色散屬于光的折射嗎，其折射率可以為正數。 這種材料被稱為“負折射率材料”或“超材料”。 負折射率是指光在一種介質中的折射率為負，即光從一種介質進入另一種介質時，折射光與入射光位于法線的同一側光的色散屬于光的折射嗎，而不是相反側.
負折射率理論最早由南斯拉夫化學家 于1967年提出，但直到2000年才得到實驗驗證。光的波長。 通過改變單元的形狀、尺寸和排列方式，可以控制材料的電磁特性，使其同時具有負介電常數和磁導率。
負折射率材料具有反向傳播、超差分成像、完美透鏡、反常色散等許多獨特而有用的性質。負折射率材料在電磁波、光學、生物醫學等領域具有廣闊的應用前景，但仍面臨許多技術挑戰和研究問題。