折射率与介电常数之间的关系
折射率与介电常数之间的关系
折射率与介电常数之间的关系光学是研究光的传播和相互作用的学科，光的传播是通过介质中的电磁波实现的。
光在不同介质中的传播速度不同，这种差异可以用折射率来描述。
介电常数是描述介质中电场强度和电位移的比例关系的物理量。
本文将探讨折射率与介电常数之间的关系，并分析其在光学领域的应用。
一、折射率和介电常数的定义折射率是光线从一种介质进入另一种介质时，光线传播速度的比值，通常用符号n表示。
当光线从真空中进入介质时，其折射率被定义为介质中光速度与真空中光速度的比值，即n=c/v，其中c是真空中的光速，v是介质中的光速。
介电常数是介质中电场强度和电位移的比例关系的物理量，通常用符号εr表示。
在电磁波传播的过程中，介质中的电场强度和电位移之间存在一种比例关系，这种比例关系可以用介电常数来描述。
介电常数是介质中电场强度和真空中电场强度之比的平方，即εr=E/E0，其中E是介质中的电场强度，E0是真空中的电场强度。
二、折射率和介电常数的关系折射率和介电常数之间存在一定的关系，它们之间的关系可以通过麦克斯韦方程组来描述。
在麦克斯韦方程组中，电磁波的传播速度与介质中的介电常数相关，其数学表达式为：v=c/√εr其中v是电磁波在介质中的传播速度，c是真空中的光速，εr是介质中的介电常数。
根据折射率的定义，可以将其表示为：n=c/v=√εr因此，折射率和介电常数之间的关系可以用数学公式n=√εr来表示。
这个公式表明，介电常数越大，折射率也越大。
三、折射率和介电常数的应用折射率和介电常数在光学领域有着广泛的应用。
其中，折射率的应用主要涉及光的传播和成像，而介电常数的应用则主要涉及光的吸收和反射。
1. 折射率的应用折射率是光在介质中传播的速度与光在真空中传播速度的比值，它决定了光线在介质中的传播方向和路径。
在光学中，折射率被广泛应用于透镜、棱镜、光纤等光学元件的设计和制造中。
透镜的焦距和成像质量都与折射率有关，棱镜的分光效果也与折射率有关，光纤的传输损耗也与折射率有关。
介电常数在光学中的应用
介电常数在光学中的应用引言介电常数是介质在电场作用下的响应能力的物理量，它反映了物质在电场中的极化程度。
在光学中，介电常数是一个重要的物理参数，它在介质的折射、反射和透射等光学现象中起着重要作用。
本文将探讨介电常数在光学中的应用，从电磁波的传播到光学器件的设计等方面展开介绍。
介电常数与电磁波传播介电常数是介质对电场的响应能力的度量，它直接影响着电磁波在介质中的传播。
在光学中，光是一种电磁波，它在不同介质中的传播速度和方向都受到介质的介电常数的影响。
当光线从一个介电常数较小的介质进入到介电常数较大的介质时，由于介电常数的不同，光线的传播速度会发生变化，这就是光的折射现象。
光线从空气中射入玻璃中，由于玻璃的介电常数比空气大，光线会被折射，导致看起来玻璃的位置发生了偏移。
介电常数在光的传播过程中起着至关重要的作用。
介电常数与光学器件设计在现代光学器件的设计过程中，介电常数是一个需要被充分考虑的重要因素。
以光学透镜为例，透镜的材料的介电常数将直接影响透镜的折射率、光线的传播速度以及成像的质量。
为了获得所需的光学性能，设计者需要充分了解透镜材料的介电常数特性，并根据实际需求进行选择。
在激光器、光纤通信等领域，介电常数的影响更是不可小觑。
通过合理选择介质材料并结合其介电常数的特性，可以实现对光的精准调控，从而满足不同光学器件的设计需求。
介电常数在光学材料研究中的应用光学材料是一类能够对光进行有效控制的材料，包括光学透明材料、光学非线性材料、光学吸收材料等。
在光学材料研究领域，介电常数是评价和设计材料性能的重要指标之一。
通过调控材料的介电常数，可以实现对光学材料的折射率、透过率等光学性能的定制化设计。
利用介电常数对非线性光学材料进行调控，可以实现在光波导、激光和光学通信器件等领域的广泛应用；利用介电常数调控光学透明材料的性能，可以实现制备高性能的光学器件和光学薄膜等。
结论介电常数在光学中具有广泛的应用，它不仅影响着光的传播过程，还直接影响着光学器件的设计和性能。
半导体材料的折射率分析
空间电荷极化
极化机理：正负离子移动 介质类型：含离子和杂质离子的介质
E
_ _
_-
+ + +
电子松弛极化：
晶格热振动 晶格缺陷 杂质 化学成分的局部改变
பைடு நூலகம்
电子能 态变化
出现禁带中 的局部能级
形成弱束缚 电子
转向极化：
发生在极性分子介质中
E0
沿外场方向取向的偶极子比和它反向的偶 极子的数目多
因此，可以通过使用不同的杂质进行掺杂，并同时控制掺杂浓度，来改 变电导率。
影响介电常数的因素
介电系数εr表示电介质的极化能力，通过分析极化作用可以量化介电系数。
电子的位移极化 极化机理：
当物质原子里的电子轨道受到外 电场 E 的作用时，其负电荷作用中心 相对于原子核产生位移，形成电矩 +
E=0
1/ 2
半导体时均匀的，所以有：
1 2 2 k r 1 1 2 2 2 2 r 0
1/ 2
*
介电常数、电导率对半导体折射率的影响
影响电导率的因素 T-σ（外在影响因素）
但对于半导体来说， 温度对半导体的电导率影 响主要是通过影响载流子 浓度，而对缺陷的影响则 相对较小。 温度越高，分子运动 越激烈，越有利于电子脱 离共价键，因而被激发出 来的“自由电子”越多， 载流子浓度也越高。
半导体材料的光学折射率大小以 及影响因素思考
半导体材料的折射率大小
半导体折射率的影响因素
15271094陈梦回 15271248黄玲
半导体折射率导出
光在各向同性的半导体中传播时，服从麦克斯韦方程组：
折射率 介电常数
折射率介电常数折射率和介电常数是光学领域中重要的物理概念，它们在材料的光学性质研究中起着关键作用。
本文将从折射率和介电常数的定义、特性以及在实际应用中的意义等方面展开阐述。
一、折射率的定义和特性折射率是光线从一种介质传播到另一种介质时，入射角和折射角之比的绝对值。
一般地，折射率大于1，且不同介质的折射率不同。
折射率的大小与介质中电磁波的传播速度有关，传播速度越慢，折射率就越大。
折射率的测量可以通过折射实验或利用斯涅尔定律进行计算。
二、介电常数的定义和特性介电常数是描述介质对电场的响应能力的物理量。
它是指在外加电场作用下，介质中电场的强度与外加电场强度之比。
介电常数可以分为静态介电常数和频率相关的复介电常数。
静态介电常数是指在零频率下的介电常数，而复介电常数则包含了介质的各种频率响应。
介电常数的大小与材料中电荷的移动能力有关，电荷的移动越受阻碍，介电常数就越大。
三、折射率和介电常数的关系折射率和介电常数之间存在一定的关系。
一般来说，折射率的平方与介电常数成正比。
这是由于介质中的电磁波在传播过程中与介质中的电荷相互作用，从而导致传播速度的变化。
根据麦克斯韦方程组的求解，可以得到折射率与介电常数之间的具体关系。
四、折射率和介电常数在实际应用中的意义折射率和介电常数在光学领域的应用非常广泛。
首先，通过测量不同材料的折射率，可以判断材料的光学性质和组成成分。
其次，折射率与介电常数的关系可以用于设计和优化光学器件，如透镜、棱镜和光纤等。
此外，在光纤通信、光电子器件和光学传感等领域，也需要对材料的折射率和介电常数进行精确的测量和分析。
总结起来，折射率和介电常数是光学研究中的重要物理概念。
它们不仅具有自身的定义和特性，而且在实际应用中具有重要的意义。
通过对折射率和介电常数的研究和应用，可以深入了解材料的光学性质，并为光学器件的设计和优化提供理论基础和实验依据。
因此，对折射率和介电常数的研究具有重要的科学意义和应用价值。
第3章铁电陶瓷5-PLZT
电光效应反映的是电场引起折射率变化，也即是引起折射 率椭球的形变和转动，可表示为
Bmn rmnp E p Rmnpq E p Eq
rmnp
－－线性电光系数，三阶对称张量
只有非中心对称的晶体才具有线性电光效应
Rmnpq －－二次电光系数，四阶对称张量
电控可变光散射效应：――粗晶材料（约大于3微米） • 大的电畴形成散射中心――改变透光率――图象存贮
• 电控可变表面形变效应：――细晶和粗晶材料――三
方晶相PLZT陶瓷――局部畴反转产生局部应变，使表
面形变――陶瓷表面光的衍射和散射。
电光应用
• 电控光阀
• 电控光谱滤色器 • 电光调制 • 图像存储
3.5 透明铁电陶瓷
1 铁电陶瓷的电光效应
光频介电常数
n
2...
一次电光效应，也称线性电光效应(Pockels效应)----介 质的光频介电常数（或折射率）与偏置电场成正比 二次电光效应（又称Kerr效应）－－介质的光频介电 常数（或折射率）与偏置电场的二次方成正比
• 在 PLZT 中 ， 不 同组成表现出不同 的电控双折射行为 ―― 分别表现出记 忆、线性、二次方 效应。
• 记忆特性――方形电滞回线 • 线性电光效应――一次电光效应――n E n = -(1/2) n13rcE3 , rc-- 一次电光系数 二次电光效应――n E2 n = -(1/2) n13RE32，R――二次电光系数
10 X10-12m/V
• PLZT陶瓷－－电光效应可通过改变组分加以控制
铁电陶瓷的电光效应
• 电控双折射效应
n ne no
• 电控光散射效应
无机材料折射率计算公式
无机材料折射率计算公式折射率是描述材料对光的传播速度的一种物理量，它与材料中光的频率和波长有关。
对于无机材料来说，折射率是一个重要的参数，可以用于研究材料的光学性质和设计光学元件。
在本文中，我将介绍无机材料折射率计算的常用公式。
折射率可以通过两个主要的方法来测量：直接测量和间接计算。
直接测量通常使用折射计等仪器，而间接计算则是通过理论模型来计算。
常见的无机材料折射率计算公式有以下几种：1. 波动理论公式：在波动理论中，折射率可以通过材料的介电函数和磁导率来计算。
对于无磁材料，折射率公式可以表示为：n = sqrt(ε_r * μ_r)其中，n表示折射率，ε_r表示相对介电常数，μ_r表示相对磁导率。
这个公式适用于各种频率范围内的电磁波。
2. 应力光学公式：应力光学是研究材料在应力下的光学响应的学科。
当材料受到应力作用时，其折射率会发生变化。
应力光学公式可以用于计算折射率的变化与应力的关系，其中较常用的是Cauchy公式：n = A + (B / λ^2) + (C / λ^4)其中，A、B和C是与材料特性有关的常数，λ是光的波长。
该公式适用于大部分透明材料。
3. 振子模型公式：振子模型是描述光与物质相互作用的简化模型之一。
根据振子模型，折射率可以用材料吸收频率的振子强度来计算，通常可以用洛伦兹公式表示：n = sqrt(1 + (N * e^2 / (ε_0 * m * (ω_0^2 - ω^2))))其中，N是振子数密度，e是电子电荷，ε_0是真空中的介电常数，m是电子质量，ω_0是材料特征频率，ω是光的角频率。
需要注意的是，不同的计算公式适用于不同的材料和测量条件。
在具体的应用中，我们需要根据材料的特性和实验要求来选择合适的公式。
总结起来，无机材料的折射率可以通过波动理论、应力光学以及振子模型等公式进行计算。
这些公式提供了基于材料特性和实验条件的折射率估算方法，为研究和应用无机材料的光学性质提供了基础。
折射率和介电常数磁导率的关系
折射率（refractive index）、介电常数（dielectric constant）和磁导率（permeability）是描述材料光学和电磁性质的重要参数。
它们之间的关系可以通过麦克斯韦方程组和波动方程来推导。
在电磁波的传播过程中，电场和磁场相互作用，并受到材料的介电常数和磁导率的影响。
下面是折射率、介电常数和磁导率之间的基本关系：
光学关系：
折射率（n）与介电常数（ε）的关系：n = √ε，其中n为介质的折射率，ε为介电常数。
这个关系表明，折射率的平方与介电常数成正比关系。
折射率与磁导率（μ）的关系：在常规材料中，折射率与磁导率之间的关系通常可以忽略，因为常规材料的磁导率非常接近真空中的磁导率（μ0）。
电磁波的传播速度：
电磁波在介质中的传播速度（v）与介电常数和磁导率有关：v = 1/√(εμ)。
这个关系表示，电磁波的传播速度与介电常数和磁导率的乘积的倒数成正比。
需要注意的是，上述关系适用于常规材料中的电磁波传播情况，如光学领域的可见光和红外线。
对于特殊材料或特定频率范围内的电磁波，关系可能会有所不同，因为材料的光学和电磁性质可能会随频率变化。
折射率、介电常数和磁导率之间存在一定的关系，其中折射率与介电常数成正比，而折射率与磁导率之间的关系通常可以忽略。
这些参数在材料的光学和电磁性质研究中起着重要的作用，并在许多应用中有广泛的应用。
sellmerier 折射率公式
sellmerier 折射率公式
折射率是光在介质中传播速度与在真空中传播速度的比值。
折
射率的计算公式通常表示为n=c/v，其中n为折射率，c为真空中的
光速，v为介质中的光速。
然而，这只是折射率的简单定义。
在更
复杂的情况下，折射率还可以通过麦克斯韦方程组和介质的电磁性
质来计算。
对于非简单介质，折射率的计算可以使用康德尔-朗道方程或柯
西方程。
康德尔-朗道方程描述了介质中电磁波的传播，其中折射率
是介电常数和磁导率的函数。
而柯西方程则是用来描述波长和折射
率之间的关系，通常表示为n(λ)=A+B/λ^2+C/λ^4+...，其中λ
为波长，A、B、C为某些常数。
此外，对于非线性光学材料，折射率还可能是波强的函数，这
时候需要使用折射率的非线性模型来描述。
这些模型包括克尔效应、拉曼散射、自聚焦等。
总之，折射率的计算公式可以是简单的n=c/v，也可以是复杂
的康德尔-朗道方程、柯西方程或非线性光学模型，具体取决于介质
的性质和光的特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
折射率与介电常数之间的关系1 可见光和金属间的相互作用可见光入射金属时，其能是可被金属表层吸收，而激发自由电子，使之具有较高的能态。
当电子由高能态回到较低能态时，发射光子。
金属是不透光的，故吸收现象只发生在金属的厚约 100nm 的表层内，也即金属片在 100nm 以下时，才是“ 透明” 的。
只有短波长的X －射线和γ －射线等能穿过一定厚度的金属。
所以，金属和可见光间的作用主要是反射，从而产生金属的光泽。
2 可见光和非金属间的作用1) 折射当光线以一定角度入射透光材料时，发生弯折的现象就是折射（ Refraction ），折射指数n 的定义是：光从真空进入较致密的材料时，其速度降低。
光在真空和材料中的速度之比即为材料的折射率。
如果光从材料 1 ，通过界面进入材料 2 时，与界面法向所形成的入射角、折射角与材料的折射率、有下述关系：介质的折射率是永远大于 1 的正数。
如空气的 n=1.0003 ，固体氧化物 n=1.3 ～ 2.7 ，硅酸盐玻璃 n=1.5 ～ 1.9 。
不同组成、不同结构的介质，其折射率不同。
影响 n 值的因素有下列四方面：a) 构成材料元素的离子半径根据 Maxwell 电磁波理论，光在介质中的传播速度应为：μ 为介质的导磁率， c 为真空中的光速，ε 为介质的介电常数，由此可得：在无机材料这样的电介质中，μ ＝ 1 ，故有说明介质的折射率随其介电常数的增大而增大。
而介电常数则与介质极化有关。
由于电磁辐射和原子的电子体系的相互作用，光波被减速了。
当离子半径增大时，其介电常数也增大，因而 n 也随之增大。
因此，可以用大离子得到高折射率的材料，如 PbS 的 n=3.912 ，用小离子得到低折射率的材料，如 SiCl 4 的 n=1.412 。
b) 材料的结构、晶型和非晶态折射率还和离子的排列密切相关，各向同性的材料，如非晶态（无定型体）和立方晶体时，只有一个折射率 (n 0 ) 。
而光进入非均质介质时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别有两条折射光线，构成所谓的双折射。
这两条折射光线，平行于入射面的光线的折射率，称为常光折射率 (n 0 ) ，不论入射光的入射角如何变化，它始终为一常数，服从折射定律。
另一条垂直于入射面的光线所构成的折射率，随入射光的方向而变化，称为非常光折射率 (n e ) ，它不遵守折射定律。
当光沿晶体光轴方向入射时，只有 n 0 存在，与光轴方向垂直入射时， n e 达最大值，此值为材料的特性。
规律：沿着晶体密堆积程度较大的方向 n e 较大。
c) 材料所受的内应力有内应力的透明材料，垂直于受拉主应力方向的 n 大，平行于受拉主应力方向的 n 小（提问：为什么？）。
规律：材料中粒子越致密，折射率越大。
d) 同质异构体在同质异构材料中，高温时的晶型折射率较低，低温时存在的晶型折射率较高。
例如，常温下，石英玻璃的 n=1.46 ，石英晶体的 n=1.55 ；高温时的鳞石英的 n=1.47 ；方石英的 n=1.49 ，至于说普通钠钙硅酸盐玻璃的 n=1.51 ，它比石英的折射率小。
提高玻璃折射率的有效措施是掺入铅和钡的氧化物。
例如，含 PbO90%( 体积 ) 的铅玻璃 n=2.1 。
作业：下表列出了常用非金属材料的折射率，试对照上述所介绍影响折射率的因素，分析其变化规律。
你还可找些数据来补充该表吗？表部分非金属材料的折射率材料材料折射率双折射材料折射率双折射玻璃正长石 (KalSi 3 O8 ) 组成1.51 钠钙硅玻璃 1.51-1.52 钠长石 (NaAlSi 3O 8 ) 组成1.49 硼硅酸玻璃 1.47由霞石正长出组成1.50重燧石光学玻璃1.6—1.7 石英玻璃 1.458 铅玻璃2.60高硼硅酸盐玻璃(SiO 2 90%)1.458 硫化钾玻璃2.66晶体四氯化硅 1.412金红石 TiO22.71 0.287氟化锂 1.392 碳化硅 2.68 0.043 氟化钠 1.326 氧化铅 2.61氟化钙 1.434 硫化铅 3.912刚玉 (Al 2 O 3 ) 1.76 0.008方解石 CaCO31.65 0.17 方镁石 (MgO) 1.74 硅 3.49石英 1.55 0.009 碲化镉 2.74尖晶石 MgAl 2 O 4 1.72 硫化镉 2.50锆英石 ZrSiO 4 1.95 0.055 钛酸锶 2.49正长石 KalSi 3 O81.525 0.007 铌酸锂2.31钠长石 NaAlSi 3 O81.529 0.008 氧化钇 1.92钙长石 CaAl 2 Si2 O 81.585 0.008 硒化锌2.62硅线石 Al 2 O3 .SiO 21.65 0.021 钛酸钡2.40莫来石 3Al 2 O3 .2SiO 21.64 0.010有机材聚氯乙烯 1.54-1.55 聚氟乙烯 1.35-1.38 环氧树脂 1.55-1.60 尼龙 66 1.53料2) 色散材料折射率随入射光频率的减小 ( 或波长增加 ) 而减小的性质，称为折射率的色散。
图中表示出了几种材料的色散，色散值就可直接从图中确定。
在给定入射光波长的情况下，材料的色散为：色散值也可用固定波长下的折射率来表达，而不是去确定完整的色散曲线。
最常用的数值是倒数相对色散，即色散系数：式中 n D 、 n F 和 n C 分别以钠的 D 谱线、氢的 F 谱线 (5893? 、4861? 和 6563?) 为光源，测得的折射率。
描述光学玻璃的色散还用平均色散 (=n F -n C ) 。
由于光学玻璃或多或少都具有色散现象，因而使用这种材料制成的单片透镜，在自然光透过下，成像不够清晰，在像的周围环绕了一圈色带。
用不同牌号的光学玻璃，分别磨成凸透镜和凹透镜，组成复合镜头，就可以消除色差，相应的镜头叫消色差镜头。
几种晶体和玻璃的色散3) 反射光线入射透光材料时，只有部分光被反射，部分光透过介质并产生折射。
反射系数或反射率：显然，高折射指数的材料反射光线的能力也高。
对于反射镜类器件而言，要求反射率高，而像显微镜和相机镜片这样的透镜，则既要求有较高的折射率，又要求有较低的反射率，通常采用在光学玻璃表面镀一层厚度等于光波长 1/4 的低R 值的薄膜材料，如 MgF 2 。
这样，它和玻璃界面上的二次反射与薄膜表面的一次反射正好相位相反，相互抵消，从而达到消除或减少反射的目的。
图玻璃镜片镀膜减少镜片的反射由于反射，使得透过部分的光强度减弱。
设光的总能量流 W 为： W ＝W' ＋W”W 、 W' 、W” 分别为单位时间通过单位面积的入射光、反射光和折射光的能量流，根据波动理论： W∝A 2 υS由于反射波的传播速度及横截面积都与入射波相同，所以：A 、 A' 分别为反射波、入射波的振幅。
把光波振动分为垂直于入射面的振动和平行于入射面的振动， Fresnel 推导出：自然光在各方向振动的机会均等，可以认为一半能量属于同入射面平行的振动，另一半属于同入射面垂直的振动，所以总的能量流之比为：当角度很小时，即垂直入射：因介质 2 对于介质 1 的相对折射率，故：m 称为反射系数，根据能量守恒定律：W ＝ W' ＋W”(1 － m) 称为透射系数。
在垂直入射的情况下，光在界面上的反射的多少取决于两种介质的相对折射率 n 21 。
如果介质１为空气，可以认为 n 1 =1, 则 n 21 =n 2 。
如果 .n 1 和n 2 相差很大，那么界面反射损失就严重；如果 n 1 =n 2 ，则 m=0 ，因此，在垂直入射的情况下，几乎没有反射损失。
例：设一块折射率 n=1.5 的玻璃，若光反射损失为 m=0.04 。
试分析其反射率与透光率的关系。
解：显然，只考虑一次透过时，透过部分为 1-m=0.96 。
如果透射光又从另一界面射入空气，即透过两个界面，此时透过部分为(1-m) 2 =0.922 。
如果连续透过 x 块平板玻璃，则透过部分应为 (1-m) 2x 。
由于陶瓷、玻璃等材料的折射率较空气的大，所以反射损失严重。
如果透镜系统由许多块玻璃组成，则反射损失更可观。
为了减小这种界面损失，常常采用折射率和玻璃相近的胶将它们粘起来，这样，除了最外和最内的表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部各界面都是玻璃和胶的较小的相对折射率，从而大大减小了界面的反射损失。
负折射率负折射率（介电常数和磁导率同时为负）的问题是近年来国际上非常活跃的一个研究领域。
当电磁波在负折射率材料中传播时，电场、磁场和波矢三者构成左手螺旋关系，因而负折射率材料又称为左手性材料(left-handed materials)。
Veselago 1968 年首次在理论设想了左手性材料.Pendry 在1996 年与1999 年分别指出可以用细金属导线及有缝谐振环阵列构造介电常数和磁导率同时为负的人工媒质。
2001 年，Smith 等人沿用Pendry 的方法，构造出了介电常数与磁导率同时为负的人工媒质，并首次通过实验观察到了微波波段的电磁波通过这种人工媒质与空气的交界面时发生的负折射现象。
尽管初期人们对Smith 等人的实验有许多争论，但2003 年以来更为仔细的实验均证实了负折射现象。
产生负折射率现象有两类材料。
一类材料是由于局域共振机制导致介电常数和磁导率同时为负，既材料具有有效的负折射率。
这类材料又被称为特异材料（Metamaterials）.Smith 等人的有缝谐振环阵列就属于特异材料。
但是有缝谐振环阵列结构具有较大的损耗和较窄的负折射带宽，在应用中会受到许多限制。
另一类材料是光子晶体，其本身并不具有有效的负折射率，但在某些特殊情况下光子能带的复杂色散关系会导致负折射现象。
在光子晶体中，电磁波在周期结构中的Bragg散射机制起着主要作用。
尽管局域共振机制和非局域的Bragg 散射机制都会产生负折射现象，但两种机制各有特点。
对于Bragg 机制，人们已经了解的较为清楚，通过合适的光子晶体结构选取以及光子能带设计，可以得到所需的负折射通带。
但Bragg 机制要求周期结构的晶格常数要与能隙的电磁波波长相比拟，对微波波段将导致结构过大从而限制器件应用。
另外，由于Bragg 机制的非局域性，它对周期性结构的不完整性（如存在结构无序和缺陷）较为敏感。
与Bragg 机制相反，局域共振机制不要求周期结构的晶格常数要与能隙的电磁波波长相比拟，而且对无序和缺陷不敏感。
但目前人们对利用局域共振机制设计负折射率材料的一些关键问题了解不够，例如如何增大负折射通带带宽、减小损耗等。
提出另一种制备特异材料的方法，该方法利用在微波传输线中周期性加载集总电感-电容共振单元来实现有效负折射率。