¿Medio con índice de refracción inferior a la unidad?

Lo que realmente no puedo entender, ¿cuáles son las propiedades de un medio con un índice de refracción inferior a la unidad ? ¿Cómo afecta los rayos de luz que caen sobre ellos?

No tengo conocimiento de ningún material que tenga un índice de refracción inferior a la unidad en el rango de luz visible, pero sé que no es raro en el rango de rayos X. Las trayectorias de los rayos X se comportan más o menos como cabría esperar en, por ejemplo, la refracción si simplemente se aplica la ley de Snell con un índice de refracción inferior a 1.
@SamuelWeir Los metamateriales diseñados pueden tener un índice menor que uno, de hecho, pueden tener un índice de refracción negativo
@garyp: pero esos metamateriales diseñados actualmente solo muestran n <1 en el rango de microondas, ¿verdad? ¿Se ha desarrollado alguno que muestre n<1 en el rango de luz visible?
@SamuelWeir Sí, aquí hay uno a 780 nm y otro a 532 nm
@garyp - Gracias por la información. No sabía que existían en el rango visible.

Respuestas (1)

No es diferente al comportamiento de los rayos que transitan de la materia al vacío. En la refracción, solo importa la relación de los índices, no el valor absoluto de la velocidad de fase de la luz. Esto se usa actualmente en refractores para rayos X.

Las propiedades no son nada especial en realidad: la velocidad de fase es mayor que la velocidad de la luz, pero esa es solo la velocidad de movimiento de los máximos y mínimos del campo, no la velocidad de la información (transferencia de energía). ¿Por qué sucede? Cuando su frecuencia está por encima de la frecuencia resonante de algún modo de vibración en el medio, el modo (por ejemplo, electrones vibrando) vibra en una fase tal que el campo de los electrones amplifica la velocidad de las crestas de onda (vibran en fase opuesta con el campo de luz externo) mientras que por debajo de la frecuencia resonante, están en fase (lo que produce una gran susceptibilidad eléctrica; generalmente, cuanto menor es la frecuencia, mayor es la susceptibilidad y el índice de refracción, con un salto hacia abajo en cada resonancia del material (aumentando la frecuencia ), con una ligera "inmersión" justo después de cruzar la resonancia). El comportamiento exactamente en resonancia es un poco más interesante (dispersión anómala). Eso es muy útil para aplicar láser, por ejemplo.