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¿Cómo puede el índice de refracción ser inferior a 1 en un dieléctrico?

Al comprobar las propiedades ópticas de diferentes dieléctricos, encontré el interesante caso de $Al_2O_3$ . Parece ser que se reporta con un índice de refracción inferior a 1 en el rango infrarrojo de $10 - 12~\mu m$ por ejemplo Kischkat , Boidin y Querry . También el valor absoluto del índice de refracción complejo $\bar n = \sqrt{n^2 + \kappa^2}$ es inferior a 1 en ciertas longitudes de onda.

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(rojo: $n$ azul: $\kappa$ )

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 $$v_{ph} = \frac{c_0}{n}$$

Ahora, obviamente, la velocidad de fase puede estar por encima de $c_0$ pero la mayoría de las veces esto sólo ocurre en casos "extraños": en plasmas, medios activos, metamateriales o sustancias magnéticas. $Al_2O_3$ parece no ser ninguna de las dos cosas.

Otra pista es que esto ocurre alrededor de la región donde $n$ y $\kappa$ cruzar - que es también el punto donde $\varepsilon = 0$ en un metal Drude, y por lo tanto la longitud de onda del plasmón en masa. Por lo tanto, ¿podría ser sólo un efecto de la $Al_2O_3$ ¿se vuelve metálico, como menciona @boyfarrell?

¿Qué está pasando aquí?

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JRT Puntos 97

Lo que usted describe es dispersión anómala . Esto ocurre cuando un material se vuelve fuertemente absorbente, normalmente 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 demostrarlo. Se produce en las líneas de absorción de todos los materiales.

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