ÓPTICA DOS MATERIAIS DIELÉCTRICOS

29 Maio 2019, 16:00 • José Manuel Rebordão

ÓPTICA DOS MATERIAIS DIELÉCTRICOS

Fenomenologia da dispersão: dependência do índice com o comprimento de onda, Número de Abbe, dispersão normal e dispersão anómala.

Densidade volúmica de polarização, P. Dipolos eléctricos e ondas geradas por dipolos eléctricos. Relação P(E) e sua utilização de forma analítica. A óptica não linear.

Aspecto conceptual básico do modelo de Lorentz: geração de dipolos pelo campo E associado a uma onda luminosa; radiação de uma onda dipolar pêlos dipolos assim constituídos; a onda global que se propaga no material como sobreposição (linear) de todas estas componentes dipolares e da onda geradora inicial.

Relação P(E) para meios lineares, homogéneos e isótropos. Susceptibilidade e sua relação com a permitividade e com a constante dieléctrica.

Breve referência à relação P(E) para meios cristalinos. O caso da calcite (CaCO3) e a natureza diferente dos dipolos criados consoante o campo E se encontra no plano dos grupos CO3 ou é perpendicular a esse plano; ideia de “birrefringência”. Representação da susceptibilidade através de uma matriz, que garante a linearidade embora não o paralelismo.

Modelo de Lorentz: utilização do modelo de oscilador harmónico forçado, com amortecimento, para construir um modelo para os dipolos e, daí, para a susceptibilidade.

Análise das partes real e imaginária da susceptibilidade, para uma frequência de ressonância e para várias frequências de ressonância. Modelação dos regimes de dispersão normal e dispersão anómala, consoante a posição das frequências de ressonância mais próximas. Breve referência aos regimes de dispersão fraca e forte.

Impacto da susceptibilidade complexa: permitividade, índice de refracção e número de ondas complexos.

Representação do número de ondas complexo em termos da parte real (constante de propagação) e da parte imaginária (relacionada com o coeficiente de absorção).

Atenuação de uma onda plana num meio dispersivo, com susceptibilidade complexa. Lei de Beer.

Breve referência à equação de Selmmeier, e aos coeficientes disponibilizados pêlos fabricantes de materiais artificiais.

 

PRÓXIMA AULA

Óptica dos metais. Modelo de Drude. Frequência de Plasma. Cor de alguns metais. Conclusão da disciplina.

 

BIBLIOGRAFIA

·         Saleh, Fundamentals of Photonics, secção 5.5ª, B, C

·         Slides da aula (OEM&O - Fenómenos de Volume - 2019) - colocado hoje no Fénix, em Elementos de Estudo).

 

·         http://refractiveindex.info   (base de dados de propriedades ópticas de materiais)

·         https://emtoolbox.nist.gov/Wavelength/Documentation.asp   (índice de refracção do ar)

·         https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index