Telaah teoritis elektromagnetika metamaterial

FIANTI, Dr. Kamsul Abraha

2009 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Tesis ini memberikan gambaran yang runtut dan lengkap tentang metamaterial, termasuk di dalamnya tentang bahan dielektrik dan magnetik buatan yang mendukung terciptanya metamaterial. Metamaterial adalah struktur tak alami atau struktur buatan manusia dengan sifat-sifat berbeda dari materi-materi alami, yang ditandai oleh permitivitas dan permeabilitas yang bernilai negatif secara serentak, yang.memunculkan indeks bias negatif. Dalam kasus medium yang berindeks bias negatif, studi teoritik di dalam tesis ini memperlihatkan bahwa medium seperti ini dapat memberi respon kepada gelombang yang merambat di dalamnya harus dengan kecepatan fase yang negatif (gelombang mundur) dan mematuhi relasi dispersi frekuensi. Sesuai dengan sifat materi yang tidak biasa ini, materi tersebut mengarahkan kita pada pandangan-pandangan baru yang diluar dugaan tentang beberapa hukum fisika tertentu. Oleh karenanya, banyak hukum dan persamaan fisika harus ditampilkan dalam bentuk berbeda untuk material ini. Hal-hal tersebut memberi kemungkinan bagi kita untuk memodifikasi hukum Snellius, Fresnel, dan Brewster, yaitu dengan menganalisa komponen medan elektromagnetik sebagai gelombang datang yang merambat melewati perbatasan dua medium yang menghasilkan gelombang terpantul dan tertransmisi. Sifat-sifat material ini juga mengarahkan pada perbaikan efek Cherenkov dan Doppler. Tesis ini juga memperlihatkan penggalian ide-ide baru yang berhubungan secara prinsip terhadap material ini yang nantinya akan menjadi potensi untuk perubahan drastis bagi perkembangan teknologi masa depan di berbagai bidang.

This thesis gives a comprehensive historical overview about metamaterials including their supporting artificial dielectrics and magnetics. Metamaterial are artificial or man made structures that have properties not found in naturally existing materials, which are characterized by simultaneously negative permittivity and permeability that lead to a negative refractive index. In the case of a medium with negative refractive index, theoretical studies in this thesis show that such a medium can support negative phase velocities and frequency dispersion relation to a propagating wave inside it. Due to these unusual materials, they lead to new suprising outcomes for certain laws of physics, since for these sorts of materials many laws and equations must be then expressed differently. Thus, it becomes possible to modify Snell’s, Fresnel’s, and Brewster’s laws by matching electromagnetic field components across the interface and produces a reflected and a refracted wave in addition to the incident wave. These properties also lead to a reverse Cherenkov and Doppler-effect. This thesis has also explored new ideas conceptually connected with these materials that may be a potential to revolutionize a wide range of future technologies.

Kata Kunci : Metamaterial,Indeks bias negatif,Relasi dispersi, metamaterial, negative refractive index, dispersion relation