零多普勒效应微波实验研究取得新进展

真空腔体讯：近日，同济大学的张冶文教授、陈鸿教授与英国伦敦大学玛丽皇后学院的陈晓东教授合作，在博士生冉佳的共同努力下，首次观察到了在零折射率材料中的零多普勒现象。该成果发表了4月5日的《科学报告》上。

在普通介质中，当波源与接收器发生相对移动的时候，由于波阵面发生了压缩/拉伸，频率会发生偏移，这种现象叫做多普勒效应。在磁导率和电导率都为负值的人工特异材料中，由于波的群速度和相速度方向是反平行的，导致波阵面的变化情况与正常材料中的变化情况相反，从而频率变化规律也和普通多普勒效应相反，称之为逆多普勒效应。而零多普勒效应的现象为波源与接收器发生相对移动时，频率不发生任何变化。

对于磁导率和电导率同时为零的零折射率特异材料，还从来没有人研究与观察到实际的多普勒效应。同济大学的研究人员在由左右手传输线结构构造的零折射率材料中实现了可控的移动反射面，观察与研究了这一反常的多普勒效应。在这一实验平台上，对于零折射率材料，当波源与接收器发生相对运动时并没有出现任何多普勒频移，这一新的物理现象被此文的作者命名为零多普勒效应。

造成这一现象的原因，是由于波在零折射率材料中的奇特的传播方式，波在零折射率材料中的空间分布是等相位等振幅的，不是通常意义上的“波传播”，所以“波阵面”在这里也失去了物理意义，更不存在波阵面的变形，亦没有了随之而来的多普勒频移

这项研究工作，与此小组在一年前在自然·《科学报告》上所发表的关于逆多普勒效应的研究结果同属于一个系列，相互补充形成了一个较为完整的体系。至此，多普勒效应的研究更加系统与完善，这一新的概念也让我们对波在物质中的表现有了更加全面的了解，也对雷达等系统中多普勒频偏的调整提供了更多的参考意义。