(UNICAMP - 2010 - 2 fase - Questo 12)H atualmente

(UNICAMP - 2010 - 2 fase - Questão 12)

Há atualmente um grande interesse no desenvolvimento de materiais artificiais, conhecidos como metamateriais, que têm propriedades físicas não convencionais. Este é o caso de metamateriais que apresentam índice de refração negativo, em contraste com materiais convencionais que têm índice de refração positivo. Essa propriedade não usual pode ser aplicada na camuflagem de objetos e no desenvolvimento de lentes especiais.

a) Na figura no espaço de resposta é representado um raio de luz \(A\) que se propaga em um material convencional (Meio 1) com índice de refração \(n_1=1,8\) e incide no Meio 2 formando um ângulo \(\theta_1 =30\) com a normal. Um dos raios B, C, D ou E apresenta uma trajetória que não seria possível em um material convencional e que ocorre quando o Meio 2 é um metamaterial com índice de refração negativo. Identifique este raio e calcule o módulo do índice de refração do Meio 2, \(n_2\), neste caso, utilizando a lei de Snell na forma: \(|n_1| sen\theta_1 =|n_2|sen\theta_2\). Se necessário use \(\sqrt{2} =1,4\) e \(\sqrt{3} =1,7\) .

b) O índice de refração de um meio material, n , é definido pela razão entre as velocidades da luz no vácuo e no meio. A velocidade da luz em um material é dada por \(v = \frac {1}{\sqrt{\varepsilon \mu }}\), em que \(\varepsilon\) é a permissividade elétrica e \(\mu\) é a permeabilidade magnética do material. Calcule o índice de refração de um material que tenha \(\varepsilon =2,0 \times 10^{-11} \frac {C^2}{Nm^2}\) e \(\mu = 1,25 \times 10^{-6} \frac {Ns^2}{C^2}\), − = × . A velocidade da luz no vácuo é \(c = 3,0 \times 10^8 m/s\).