新《物理课程标准》在前言中明确提出高中物理课程的内容应体现时代性，适应科学技术进步和可持续发展的需求。本文以高考题和竞赛题引入负折射率这样一个物理前沿知识，通过介绍负折射率引发教学的一些思考。
在2014年北京高考理综卷第20题中，考查了负折射率介质。这个概念在第28届全国物理竞赛初赛中也考查过。既然高考和竞赛都给予负折射率这么高的关注，那究竟什么是负折射率介质？为什么会出现负折射的情况？下面我们来谈论下。
一、什么是负折射率
关于折射定律初中物理教材是这么说的：在自然物质中，折射光线总是与入射光线分别位于法线的两侧。然而就像北京这道高考题描述的一样，近几年来研究发现，某些特殊的材料可以使光线向相反的方向折射，即当光线从普通材料斜射到负折射率材料上时，折射光线向入射光线方向偏折而不是向法线另一方向偏折。
这种材料就是负折射介质，又称左手媒介材料，是当介电常数和磁导率同时为负时的一种崭新的人工合成电磁材料。前苏联科学家VG Veselago在1968年首先提出可能存在介电常数和磁导率同时为负的负折射率介质。由于自然界中没有天然的负折射率介质，所以他的预言一直未受到重视。直到1998年英国皇家科学院的Pendry JB提出制作负折射材料的思路，美国加州大学圣迭戈分校的Smith DR等人在Pendry JB的理论研究基础上将导电开口谐振环和金属线按照一定图案周期性排列，首次构造出介电常数和磁导率同时为负的人工复合介质，并观测到了微波的负折射现象，从而重新点燃了人们对“左手材料”研究的热情。尤其是在2003年，“左手材料”的研制赫然进入了美国Science杂志评出的2003年度全球十大科学进展，引起全球瞩目。近几年关于负折射介质出现了许多新的成果并在许多领域有重大的应用，如延迟线耦合器、天线收发转换开关等方面。
二、负折射率的理论基础
在人教版物理3-4中关于折射率是这样描述的：任何介质的折射率都大于1。现在从电动力学的角度推导负折射率存在的理论基础。
由此可知在常规介质中电场强度E，磁场强度H 和传播矢量k 之间符合右手螺旋关系。假如介质的μ和ε中一个是正数而另一个是负数，这时k2=ω2με<0，k 无实数解，即方程无波动解，电磁波就不可能在其中传播。
如果介质的ε 和μ都小于零，k2=ω2με>0，k 有实数解，即方程有波动解，电磁波就可以在其中传播，但是传播的规律与在常规介质中的规律不同。从上述式可以明确看出，对于这种介质，E，H 和k三者不再满足右手螺旋关系而是满足左手螺旋关系。这种媒质被Veselago称为“左手介质”，而把通常的介质称为“右手介质”。
三、对中学物理教学的启示
无论是在初中物理教材还是高中物理教材中，折射率n都是被描述一定是大于1的。在前面的介绍中，不论是从理论上还是实验的证实上，随着科技的进步，物理学的完善，科学家们发现了负折射现象。一线物理教师在讲授折射率时如果还是照本宣科，不去介绍一些关于折射率的物理前沿知识，显然是不符合新时代对物理教师的要求的。传统的物理教学只涉及物理学基础内容，但是物理学是一个系统，需要不断地更新和完善。物理学中的基础知识、内容框架并不是一成不变的，是在发展中不断完善的。物理教师传授给学生的应该是物理的思维、物理的方法，而不是死的知识，将物理学的前沿知识排斥在物理教育之外，易使学生丧失创新性。
教师在一线的物理教学中适当地渗透物理前沿，有利于扩宽学生的眼界，建立正确的科学观。比如，折射率这节课，教师可以适当渗透负折射的应用，像超透镜、隐身衣等可以很好地激发学生们的兴趣，使学生们时刻感受到物理学是一门不断发展的学科，是前沿科技中激动人心的学科之一。当然，要达到这样的教学目的，就要求一线教师必须有“一桶水”，这样才可以给学生“一碗水”。教师要不断地更新自己的知识，关心物理学的前沿发展，提高自身素养。同时，如何在课堂上合理适当地渗透物理前沿知识也是值得一线物理老师思考讨论的。
参考文献：
廖腊梅光在负折射率介质中的传输特性研究西安：陕西师范大学，2005.
石刚左手材料电磁特性的研究扬州：扬州大学，2008.