折射率是一个描述光在真空的传播速度与介质中传播速度的比值，它是光学中一个非常重要的概念。折射率用符号 n 表示，计算公式为：n=c/v，其中 c 是光在真空中的速度，约为 3×10? m/s，v 是光在介质中的速度。不同的介质有不同的折射率，比如水的折射率是 1.33，表示光在水中的速度是真空中的 1/1.33 倍。
折射率决定了折射现象，当光从一种介质进入另一种介质时，它的传播方向会发生变化，这就是折射现象。折射现象可以用斯涅尔定律来描述：n? sinθ? = n? sinθ?。其中 n? 和 n? 分别是两种介质的折射率，θ? 和 θ? 分别是入射角和折射角。从这个公式可以看出，折射率越大，光在该介质中传播速度越慢，折射角越小。
我们通常认为折射率是一个正实数，比如空气的折射率约为 1，水的折射率约为 1.33，玻璃的折射率约为 1.5。但是，在某些情况下，折射率可能不是一个正实数，而是一个复数或负数。这些情况下的光学现象会有什么不同呢？为什么折射率会有这样的变化呢？
复数折射率可以表示为：n(ω) = n?(ω) + i n?(ω)，其中 n?(ω) 和 n?(ω) 都是实函数，ω 是光的频率，i 是虚数单位。
复数折射率表示了介质对光的两种作用：色散和吸收。色散是指光在介质中传播速度与光的频率有关的现象。不同频率的光在同一介质中可能有不同的传播速度，导致光的波长和波矢发生变化。色散可以用复数折射率的实部 n?(ω) 来描述。实部越大，色散越明显。吸收是指光在介质中传播时损失能量的现象。光在介质中遇到原子或分子时，会与之发生相互作用，导致光的能量被转化为其他形式（如热能）。
吸收可以用复数折射率的虚部 n?(ω) 来描述。虚部越大，吸收越强。
此外，还有一类特殊的人工合成的材料，它们的折射率可以是负数，这些材料被称为“负折射率材料”或“超材料”。负折射率是指光在某种介质中的折射率为负值，即光从一种介质进入另一种介质时，折射光线和入射光线位于法线的同侧，而不是异侧。负折射率的理论最早由苏联物理学家维克托·韦谢拉戈于1967年提出，但直到2000年才有实验上的验证。
负折射率材料是一种人造的超材料，它由周期性排列的微小结构单元组成，这些单元的大小远小于光的波长。通过改变单元的形状、大小和排列方式，可以控制材料的电磁性质，使其同时具有负的介电常数和磁导率。负折射率材料具有许多奇特和有用的性质，例如反向传播、超分辨成像、完美透镜、反常色散等。负折射率材料在电磁波、光学、生物医学等领域有广泛的应用前景，但目前还面临着许多技术挑战和研究问题。