負折射率有兩種情況：第一種是在幾何光學中，將反射鏡等效地看成一個折射率為-1的透射鏡，這樣，所有透射系統的成像公式就可以形式不變地應用到反射系統了。然而，這種情況下只是數學形式上的等效，並不是折射率真的為負數。第二種情況是在所謂的“左手媒質”中。這是一種奇異的媒質，它的介電常量和磁導率都是負的，折射率也是負的。電磁學理論並不排除這種媒質的存在，而且實驗上也觀測到了這種媒質。關於它的電磁性質和光學性質已有專門的著作論述。對於“左手媒質”，折射定律仍然成立，這時入射角和折射角符號相反，說明折射光線和入射光線在法線的同側（注意，這仍然是透射，並不是反射，因為光線進入了第二種媒質）。湊巧的是，今年亞洲物理奧賽的第二題就是關於“左手媒質”的問題，有興趣的話可以參考。

　　負折射率

　　如果有一個人說，太Sunny越是照射我們，我們就會越冷。你肯定認為這個人是個瘋子。這怎麼可能呢？太Sunny是電磁波，是能量，它傳播到哪裡，能量就流動到哪裡，所到之處的能量密度(單位面積的能量)肯定會增加。處在Sunny中的我們當然會越來越熱了。

　　可是我們若走進某種材料裡，就會出現一系列的怪現象。

　　我們都知道多普勒效應：光源遠離我們時，我們看到的光的波長會增長，頻率會變短，產生紅移現象；光源靠近我們，則波長變短，產生藍移。可是在某種材料中，光源靠近我們卻會產生紅移，遠離我們卻是藍移。

　　見過無限薄的凸透鏡嗎？現實中的凸透鏡不論是老花鏡還是隱形鏡片，都是有厚度的，有前後兩個介面，無限薄的凸透鏡在現實中存在嗎？存在！這種不尋常的透鏡是2001年英國科學家提出的一種完美透鏡。利用特殊的材料，完美透鏡是可以製作出來的。

　　光線在一般的透明介面上既會折射也會反射，或者只是反射（全反射）。例如，我們站在河岸上，既會看到水中的魚也會看到自己的倒影。如果某一天，“水面”一馬平川，沒有任何倒影，你會不會覺得恐怖？某種材料會產生這樣的景象。

　　光速是不可超越的，可是在某種特殊材料中，卻可以觀察到超光速現象。

　　又是“某種材料”，這神秘的特殊材料到底是什麼呢？

　　奇妙的負折射率

　　它就是現在科學家研究火熱的具有負折射率的材料！

　　那麼，什麼是負折射率呢？

　　且看一般介質的折射情況:光穿過不同介質的介面時，光的傳播路線會改變，不再是直線傳播。一根筷子插到水中，筷子好像在水面處被折斷了，水中的部分看起來向上彎折了。每個人都很熟悉這個現象，這是由於光從空氣進入水中時，發生了折射， 光線向下偏折了造成的。折射現象會發生，是因為光在不同介質中的傳播速度不同造成的，介質中的光速越小，介質的折射率就越大，偏折就越厲害。水和空氣就是不同的介質。

　　我們一般把真空的折射率定為1，光在真空中的傳播速度與在某種介質中的傳播速度的比值，就是這種介質折射率的數值。既然光在真空中的傳播速度最大，那麼任何其他介質的折射率應該都不會小於1，即自然界中介質的折射率應該都是大於1的正值。所以，光線若是從真空斜射入其他介質中，從旁邊看，光線都應該是向下偏折的。