Verificação do índice de refração em um metamaterial

Descrição do Exercício:

Um grupo de cientistas liderado por pesquisadores do
Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados
Unidos, construiu o primeiro metamaterial que apresenta
valor negativo do índice de refração relativo para a luz
visível. Denomina-se metamaterial um material óptico
artificial, tridimensional, formado por pequenas estruturas
menores do que o comprimento de onda da luz, o que lhe dá
propriedades e comportamentos que não são encontrados em
materiais naturais. Esse material tem sido chamado de
''canhoto''.
Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 28 abr. 2010 (adaptado).
Considerando o comportamento atípico desse metamaterial,
qual é a figura que representa a refração da luz ao passar do
ar para esse meio?
As alternativas de resposta estão nas Figuras de Resposta.

Figura de Resposta A
Figura de Resposta B
Figura de Resposta C
Figura de Resposta D
Figura de Resposta E
Figura de Resolução1
Figura de Resolução 2
1

O índice de refração de um material é definido como:

Onde é a velocidade da luz no vácuo e é a velocidade da luz no material.

2

Observe que não pode ser menor do que , pois não pode haver velocidade maior do que a da luz no vácuo.

3

A Lei de Snell-Descartes, quantifica o valor da mudança de trajetória do raio de luz que incide de um meio de índice de refração (usualmente o ar) e um meio de índice de refração (no caso o metamaterial).

4

O cálculo da Lei de Snell-Descartes está na equação a seguir.

Onde e são calculado conforme a Figura de Resolução .

5

Como o índice de refração do metameterial tem valor negativo, vamos supor que ele vale (o contrário do do ar), assim:

6

Como e , temos que:

7

Portanto o raio refratado no metamaterial fica como na Figura de Resolução

8

A Resposta é a Letra D.

enviado por Carlos Humberto de Oliveira em

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