Пространственная дисперсия и отрицательное преломление света

Отрицательное преломление света на границах раздела сред является естественным следствием того, что групповая скорость волн в одной из сред отрицательна. В обзоре кратко прослеживается история возникновения такой интерпретации этого явления. Рассматривается несколько физических систем, в которых нормальные электромагнитные волны (поляритоны) могут иметь отрицательную групповую скорость, в частности, в области оптических частот. Эти системы исследуются при учете пространственной дисперсии. При таком рассмотрении используется диэлектрический тензор $\varepsilon_{ij}(\omega,\mathbf k)$, который определяет полный электромагнитный отклик, создаваемый электромагнитной волной с частотой $\omega$ и волновым вектором $\mathbf k$. Поляритоны с отрицательной групповой скоростью как в естественных, так и в искусственных материалах образуются в тех случаях, когда пространственная дисперсия достаточно сильна. Приводятся соответствующие примеры объемных и поверхностных волн как в гиротропных, так и в негиротропных средах. Обсуждается также соотношение между упомянутым подходом, использующим обобщенный тензор диэлектрической восприимчивости $\varepsilon_{ij}(\omega,\mathbf k)$, и более известным, но более ограниченным описанием, основанном на использовании диэлектрической проницаемости $\varepsilon(\omega)$ и магнитной восприимчивости $\mu(\omega)$.