Negatif kırılma indisli ortamlarda kütle-enerji eşdeğerliğinin bazı özellikleri

Abstract

Bu tez çalışmasında, malzemeler, kayıplar da dikkate alınarak negatif kırılma indisi özelliği göstermesi açısından incelenmiştir. Gösterilmiştir ki, kayıpların dikkate alınmaması kırılma indisi ile ilgili bazı önemli özelliklerin formüllerde görünmemesine sebep olmaktadır. Plazma ve manyetik malzemelerin negatif kırılma indisi özelliği göstereceği durumlar ve şartlar belirtilmiştir. Ayrıca, negatif kırılma indisli ortam içerisinde kütle-enerji eşitliği kavramı `Einstein kutusu` düşünce deneyi izlenerek tartışılmıştır. Negatif kırılma indisli ortam içerisinde faz ve grup hızları birbirine ters yönde yöneldiği için bir çok elektromanyetik etkinin değiştiği gibi, kütle-enerji eşitliği kavramında da bazı değişiklikler sözkonusudur. E=mc2 formülü, vakumda, elektromanyetik dalganın kaynaktan alıcıya yayılımına, belli bir kütlenin de eşlik ettiğini öngörmektedir. Yayıcı ve alıcı arasındaki ortam negatif kırılma indisli olduğunda, elektromanyetik dalga kütleyi alışıldığı üzere yayıcıdan alıcıya değil, alıcıdan yayıcıya taşımaktadır. Bu tezde, yoruma açık kalmış bu konuyla ilgili mevcut literatür derlenmiş ve farklı yaklaşımlarla konu incelenmeye çalışılmıştır. Alıcı dikkate alınmadığında da ters kütle akımının geçerliliğini yine koruduğu gösterilmiştir. Eğeryayıcı ışımayı negatif kırılma indisli ortam içerisinde yaparsa, yayıcı kütle kaybetmek yerine, kütleyi kazandığı sonucuna varılmış ve kütle akımının alıcı ile bir bağlantısının olmadığı analitik olarak gösterilmiştir.

In this thesis, the possibility of negative refractive index in plasma and magnetic materials was considered with a new approach. It is shown that simplification of fundamental equations by neglecting losses leads to losing important features about refractive index and therefore, it is expedient to take into consideration imaginary parts of dielectric permittivity and magnetic permeability for an accurate statement of the problem. Also active materials were briefly discussed via new approach. Moreover, the concept of mass-energy equivalence in left handed metamaterials is discussed by following Einstein's box thought experiment. Left handed metamaterials, artificial composite structures that are exhibit unusual properties, especially negative refractive index, in which phase and group velocities are directed oppositely. Equation, E=mc2 , assumes that, in vacuum, the propagation of an electromagnetic radiation from emitter to receiver is accompanied by the transfer of mass. It was hypothesized previously that, if the space between emitter and receiver is medium with a negative refractive index, then radiation transfers the mass not from the emitter to receiver as expected, but rather from the receiver to the emitter due to the opposite directions of phase and group velocities. In this work, it is shown that even though one radiating atom is taken, then the negative mass transferring must be in force. In particular, it means that, if the atom radiates a photon in a medium with negative refractive index, photon transfers the mass not from the atom, but to the atom.