Abstract
We investigate the density of states for a photon gas confined in a nonmagnetic metamaterial medium in which some components of the permittivity tensor are negative. We study the effect of the resulting hyperbolic dispersion relations on the black body spectral density. We show that for both of the possible wave-vector space topologies, the spectral density vanishes at a certain frequency. We obtain the partition function and derive some thermodynamical quantities of the system. To leading order, the results resemble those of a one or two dimensional photon gas with enhanced density of states
چکیده
ما به بررسی چگالی حالتها در محیط یک ابر ماده غیر مغناطیسی می پردازیم که در آن برخی از مؤلفه های تانسور گذردهی منفی است. ما اثر روابط پاشندگی هذلولوی نتیجه شده برروی چگالی طیفی جسم سیاه را بررسی می کنیم. نشان می دهیم که برای هر دو توپولوژی بردار-موج ممکن، چگالی طیفی در یک بسامد خاص صفر می شود. ما تابع پارش را بدست می آوریم و برخی کمیتهای ترمودینامیکی سیستم را استخراج می کنیم. تا مرتبه اول، نتایج همانند گاز فوتونی یک یا دو بعدی با چگالی حالتهای رو به افزایش می باشند.
1-مقدمه
چگالی حالتها یک عامل اساسی حاکم بر خواص فیزیکی سیتمهای آماری بسیاری است. برای مثال، این با در نظر گرفتن اثر چگالی حالتهای الکترونیکی برروی رسانش یا سایر خواص سیستمهای ماده چگال، قابل مشاهده است. بطور مشابه، خواص بسیاری از سیتمهای اپتیکی به چگالی حالتهای فوتونی وابسته هستند. این حقیقت بوسیله تغییر چگالی حالتهای فوتونیک آنها، از طریق تکنیکهای متنوعی، در طراحی ابزار فوتونیک با ویژگیهای دلخواه استفاده شده است [1,2,3,4]، و اخیرا این کار با استفاده از ابر مواد انجام شده است[5]. روش دوم بر پایه خواص ابر مواد است که محیطهایی با ضرایب شکست منفی در محدوده های فرکانسی معین می باشند...