Lumière coquine
Basique mais de grande importance. La lumière agit ainsi sur tout objet transparent et toute personne travaillant avec la lumière doit tenir compte de l'effet. La lumière est réfractée. Mais il n'est pas réfracté dans tous les matériaux; si l'huile est placée à la place de l'eau, il semble que le crayon est encore brisé, mais l'angle d'inclinaison n'est pas le même dans les deux cas. Il y a des matériaux qui provoquent à la lumière un angle plus grand que les autres, une réfraction différente. Les physiciens utilisent l'indice de réfraction pour l'exprimer : plus le nombre est élevé, plus la direction de la lumière incline le matériau.
Et bien sûr, plus le taux de réfraction est faible, moins la direction de la lumière s'aggrave. Mais où est la limite? L'indice de matériau incapable d'incliner la lumière sera zéro. Mais la valeur zéro ne doit pas être une limite, au moins en physique théorique. Zéro n'est pas une limite, mais le début du champ des nombres négatifs. Cette idée peut être appliquée à l'indice de réfraction, n'y a-t-il pas de matériel avec indice de réfraction négatif? Ce serait un matériau qui incline la lumière de l'autre côté.
Indice négatif
En entrant dans un matériau avec un indice de réfraction négatif, les rayons au lieu d'avancer dans la direction de la lumière reculaient. Ces matériaux ont été recherchés et trouvés. Ou plutôt, ils les ont fait.
Pour cela, ils ont dû comprendre la relation entre la lumière et la matière. Il existe des matériaux qui permettent le passage de la lumière - verre, eau ou air - et d'autres non -- bois, lait ou vapeur d'eau. Certains matériaux sont transparents et d'autres opaques. (Et d'autres sont intermédiaires parce qu'ils laissent passer une partie de la lumière). La question est pourquoi cela arrive.
La lumière est une onde électromagnétique. Cela signifie qu'il a deux composants: un champ électrique et un champ magnétique. Laisser passer ces deux zones c'est laisser passer la lumière. Voici la clé.
Ce sont deux caractéristiques : le champ électrique d'un côté et le champ magnétique de l'autre. La question est la facilité avec laquelle chacun d'eux traverse le matériel. Les physiciens utilisent deux paramètres qui le mesurent: la perméabilité électrique et magnétique, respectivement.
Il en va de même pour la perméabilité magnétique. Ce paramètre représente la réponse d'un matériau à un champ magnétique. Si elle est positive, la réponse magnétique est alignée avec le champ, c'est-à-dire placée dans la direction et la direction selon le champ, et si elle est négative dans la direction du champ, mais dans le sens inverse.
Un peu de mathématiques
Compte tenu de ces deux paramètres, vous comprenez ce qui se passe à la lumière lorsque vous rencontrez un matériau. L'indice de réfraction peut être facilement calculé à partir de ces deux paramètres en utilisant la formule simple suivante: n = www.euskaltel.com
Les symboles n,{ et ã, expriment respectivement l'indice de réfraction, la permitivité électrique et la perméabilité magnétique.
La formule est simple, c'est la racine carrée d'un produit, où se trouve la clé des variations de l'index. Quand la racine carrée donne un nombre réel, le taux de réfraction peut être positif ou négatif ; et quand la racine carrée donne un nombre imaginaire, le concept d'index de réfraction n'a pas de sens, c'est-à-dire que ce matériau est opaque.
En définitive, du point de vue des symboles des deux paramètres, il existe quatre options, car il s'agit de deux paramètres et chaque paramètre peut être positif ou négatif. Cependant, en ce qui concerne la réponse de la lumière, les matériaux peuvent être classés en trois groupes.
Les éléments inclus dans le deuxième groupe ont un seul paramètre positif, l'autre est négatif. Cela peut être une perméabilité ou une perméabilité égale. Étant un négatif, mathématiquement, l'indice de réfraction est la racine carrée d'un nombre négatif. Cela n'a pas de signification physique et, en fait, ce matériel est opaque, ne laisse pas passer la lumière. Bien sûr, la nature est pleine de ces matériaux. L'argent, l'or et de nombreux autres métaux ont une perméabilité négative et positive. Ils sont opaques.
Dans les matériaux du dernier groupe, les deux paramètres sont négatifs, la permitivité et la perméabilité. En définitive, ils présentent un comportement "inverse" avec des champs électriques et magnétiques. Les deux. Pour ces matériaux, la racine ayant une signification physique, le taux de réfraction, est négatif. Dans ces matériaux, la lumière devient, pour ainsi dire, en arrière. Le problème est que ce type de matériaux ne sont pas dans la nature. Mais ils ont été faits artificiellement, ils sont métamatériaux.
Metamatériaux
Aujourd'hui, ils existent, mais jusqu'à récemment, ils n'étaient qu'un concept théorique ancien. Absence de matériaux dans la nature avec perméabilité électrique et magnétique négative.
En 1968, le physicien russe Victor Veselago annonça le comportement de ces matériaux en cas d'existence. Il a prédit le concept d'indice de réfraction négatif. Cependant, je ne savais pas comment ces matériaux pouvaient être faits. Le britannique John Pendry a fait une proposition en 2000.
L'idée de Pendry était de joindre deux anneaux de cuivre sans fermer, l'un à l'autre et unis par un fil conducteur. C'est une structure bidimensionnelle, mais si plusieurs de ses copies sont organisées en réseau tridimensionnel, le résultat peut être un métamatérial. Permet et perméabilité négative. L'idée était de John Pendry, le matériel qu'ils ont élaboré à l'Université de Californie, à San Diego, et ils ont pu confirmer que les prédictions de Veselago sont données dans la réalité.
En pratique, quoi ?
Cependant, les résultats ne sont pas mauvais. Un exemple : ils affirment que des lentilles parfaites peuvent être faites. Les lentilles parfaites feraient ce que font les lentilles conventionnelles, mais sans provoquer l'aberration de la lumière. Ils seraient des lentilles plates et fines, car ils n'auraient pas besoin de courbes pour conduire le rayon de lumière. On pourrait donc faire des poids très légers, ce qui suppose une révolution dans le monde des lunettes, des télescopes, etc. Oui, pour cela, il faut chercher des métamatériaux qui fonctionnent avec la lumière visible.
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