Índice de refração negativo

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20110509

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Índice de refração: Valor positivo – Valor negativo?

• Positivo ........ Conforme nos ensinaram (regra da mão direita)

• Negativo ....... Nos dias de hoje (regra da mão esquerda)

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Lembrando conforme nos ensinaram

• Lei de refração

v

cn

meio no luz da velocidade

vácuono luz da velocidade refraçao de índice

Para n1 = 1

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Outras relações

• Lei de Snell

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Índice de refração negativo

Termos usados Termos usados

• Meio Veselago Meio Veselago

• Material duplamente negativoMaterial duplamente negativo

• Metamaterial (Meta = Além)Metamaterial (Meta = Além)

• Meio de mão esquerdaMeio de mão esquerda

• Meio reversoMeio reverso

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O que é?

• Em geral todo material possui dois parâmetros físicos que o Em geral todo material possui dois parâmetros físicos que o

caracterizam: caracterizam:

- permitividade - permitividade

- permeabilidade - permeabilidade

• Esses dois parâmetros determinam como o material irá interagir Esses dois parâmetros determinam como o material irá interagir

com a radiação eletromagnética.com a radiação eletromagnética.

• Normalmente ambos são positivos, no entanto no caso de índice Normalmente ambos são positivos, no entanto no caso de índice

de refração negativo, ambos são negativos (por isso material de refração negativo, ambos são negativos (por isso material

duplamente negativo).duplamente negativo).

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Amfoterismo? - Amfotérico?

• Feito de/ou que possui dois componentes• Óxidos amfotéricos de Zn, Sn, Al, Be entre outros.• E.g. O ZnO reage conforme o pH da solução:

ZnO + 2HZnO + 2H++ --> Zn --> Zn2+2+ + H + H22O em solução ácidaO em solução ácida

ZnO + HZnO + H22O + 2OHO + 2OH-- --> [Zn(OH) --> [Zn(OH)44]]2-2- em solução básica em solução básica

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nnmaterialmaterial > 1 > 1 nnmaterialmaterial = 1 = 1

1 > n1 > nmaterial material > 0> 0 nnmaterial material < 0< 0

Refração do ar para o materialRefração do ar para o material

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Metamaterial

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http://physicsworld.com/cws/article/print/17398

Physics in ActionMay 1, 2003

Negative-index materials are now a reality, as a

recent experiment at MIT has shown. (a) Light

travelling upwards is refracted in the positive

direction (right) when it leaves a Teflon wedge. (b) A

metamaterial consisting of wires and rings causes

light to be refracted in the opposite direction (left)

when it exits, thereby demonstrating that it has a

negative index of refraction.

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Propagação no meio

Mão direitaMão direita Mão esquerdaMão esquerda

Outros modelos:

A) Pendrys_P_L_xy.wmv

B) Pendrys_Perfect_Lens_3D.wmv

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Metamaterial para microondas

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Outros sistemas ressonantes na geração de metamateriais para microondas

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Principio de Fermat

http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Fermat/Fermat.htmlhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Fermat/Fermat.html

• Principio de Fermat: “Principio de Fermat: “A trajetória da luz, ao passar de um A trajetória da luz, ao passar de um

ponto para outro, é tal que o tempo do percurso é ponto para outro, é tal que o tempo do percurso é

estacionário em relação a variações na trajetória.”estacionário em relação a variações na trajetória.”

• Como abordar o principio de Fermat para o caso de índice Como abordar o principio de Fermat para o caso de índice

de refração negativo?de refração negativo?

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Aplicação

                                                                                                                                       

Forma clássica, n>0 Forma não-convencional, n<0

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Refração negativa - imagem

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Aplicações

NormalNormal

n1 n2

Metamaterial Metamaterial

n1 n2

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Lentes?

• Limites de observação com luz visível

• Superlentes

• Hiperlentes

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Superlente - Hiperlente

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