¿Cómo puede el índice de refracción estar por debajo de 1 en un dieléctrico?

Al comprobar las propiedades ópticas de diferentes dieléctricos, encontré el interesante caso de A yo 2 O 3 . Parece ser reportado con un índice de refracción por debajo de 1 en el rango infrarrojo de 10 − 12   m metro , por ejemplo por Kischkat , Boidin y Querry . También el valor absoluto del índice complejo de refracción norte ¯ = norte 2 + k 2 está por debajo de 1 en ciertas longitudes de onda.

ingrese la descripción de la imagen aquí

(rojo: norte , azul: k )

La física básica me dice que la velocidad de fase de una onda EM en un dieléctrico está relacionada con la parte real del índice de refracción por

v pag h = C 0 norte

Ahora, obviamente, la velocidad de fase puede estar por encima C 0 , pero principalmente esto sucede solo en casos 'extraños': en plasmas, medios activos, metamateriales o sustancias magnéticas. A yo 2 O 3 parece no ser ninguno de esos.

Otra pista es que esto sucede alrededor de la región donde norte y k cruz - ese es también el punto donde ε = 0 en un metal Drude y, por lo tanto, la longitud de onda del plasmón a granel. Por lo tanto, ¿podría ser esto sólo un efecto de la A yo 2 O 3 volviéndose metálico, como lo menciona @boyfarrell?

¿Que está pasando aqui?

Muchos cargos gratuitos, es decir, el material que se comporta como un metal causará esto
@boyfarrell Ah, claro, absolutamente no pensé en esto. Entonces Al2O3 simplemente se comporta en este rango más como un metal. Siéntase libre de agregarlo como respuesta.
Sí, podría corresponder a una región espectral cerca de algún tipo de resonancia. No es realmente un experto en metales. Estaría interesado en una buena respuesta también.

Respuestas (1)

Lo que estás describiendo es una dispersión anómala . Esto sucede cuando un material se vuelve muy absorbente, generalmente cerca de una línea de absorción, y el índice de refracción se vuelve complejo.

En estas circunstancias, las velocidades de fase y de grupo son diferentes y, de hecho, la velocidad de grupo puede ser mayor que C . Esto no es un problema ya que la velocidad del grupo ya no es la velocidad a la que viaja la información.

Los materiales no necesitan ser extraños para mostrar esto. Ocurre en las líneas de absorción en todos los materiales.

Parece el máximo de k no coincide con la región donde norte < 1 , no, no estoy seguro de hasta qué punto la absorción es aplicable aquí. Claramente norte disminuye al aumentar la longitud de onda, pero la pregunta es más bien sobre el valor de la misma, no su derivada.
"la velocidad del grupo ya no es la velocidad a la que viaja la información", ¿cómo es esto posible? ¿Podría explicar esto con más detalle? O da una buena referencia, si puedes, eso también funcionaría.
@YuriyS La respuesta a esta pregunta tiene que ver con eso.
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