Questão 21

Considere uma placa plana e paralela, imersa no ar, de espessura $d$, constituída por um material incomum, denominado de metamaterial ideal, cuja permissividade e permeabilidade relativas valem $\varepsilon_r = \mu_r = -1$. Um ponto luminoso $S$ está situado sobre o eixo principal, a uma distância $3d/4$ da face esquerda da placa. Sabe-se que, nas condições do problema, não ocorre reflexão nas interfaces ar–material.

Assinale a alternativa que representa corretamente os trajetos de três raios emitidos por $S$: um raio axial e dois raios oblíquos simétricos.

Calculamos o índice de refração
$$n^{2} = \mu_r\,\varepsilon_r = (-1)(-1) = 1.$$

Quando $\varepsilon_r$ e $\mu_r$ são ambos negativos, temos um metamaterial de com $n = -1$ que produz o fenômeno da refração negativa.

Escrevendo a lei de Snell na interface ar–metamaterial,
$$1\cdot\sen\theta_i = (-1)\cdot\sen\theta_r \;\Longrightarrow\; \sen\theta_r = -\sen\theta_i \;\Longrightarrow\; \theta_r = -\theta_i$$

O ângulo refratado tem o mesmo módulo do incidente, mas sinal trocado: o raio refratado fica do mesmo lado da normal que o incidente, e não do lado oposto como em um meio comum.

Os raios oblíquos convergem sobre o eixo a $3d/4$ dentro da placa, voltam a divergir, cruzam a face de saída e convergem novamente a $d/4$ da placa.