Certo catálogo de suprimentos científicos anuncia um material com um índice de refração de 0,85 . Ele é um bom produto para comprar? Por que sim, ou por que não?
Passo 1
O enunciado diz que existe um material anunciado com índice de refração
. O conteúdo é óptica, mais precisamente a relação entre índice de refração e velocidade da luz no meio. Para decidir se vale a pena comprar, vamos precisar:
. Saber o que significa fisicamente o índice de refração.
. Comparar com o valor mínimo que esse índice pode ter em meios transparentes.
Passo 2
Por definição, o índice de refração de um meio é
onde
é a velocidade da luz no vácuo e
é a velocidade de fase da luz no meio.
Passo 3
Se alguém anuncia
, então pela relação acima teríamos
ou seja, a velocidade de fase da luz seria maior que a velocidade da luz no vácuo.
Passo 4
Em meios materiais passivos na faixa óptica visível e do infravermelho, sempre se observa
. Valores aparentes
só ocorrem:
Em faixas de frequência onde há forte absorção (região de dispersão anômala), mas aí o meio não é transparente.
Em metamateriais artificiais projetados para frequências específicas, que envolvem estrutura em escala subcomprimentos de onda.
Passo 5
Como um catálogo comum não especifica que esse material é um metamaterial para uma faixa de frequência muito específica, anunciar
para uso óptico geral é fisicamente implausível ou, no mínimo, enganoso.
Resposta
Não é um bom produto para comprar, pois um índice de refração menor que
é impossível para um meio transparente na região óptica sem recorrer a metamateriais ou efeitos de dispersão forte (que tornam o material opaco ou altamente absorvente).