JMFis 4-2, 36 (2024)

Propagação eletromagnética e propriedades ópticas em meios dielétricos regidos por eletrodinâmicas modificadas

Autor

Pedro D. S. Silva and Manoel M. Ferreira Jr.

Resumo

Neste trabalho revisamos aspectos básicos de propagação de ondas eletromagnéticas em meios contínuos, incluindo meios regidos por relações constitutivas bi-isotrópicas e bi-anisotrópicas. Investigamos os efeitos da condutividade magnética sobre a propagação eletromagnética em matéria dispersiva, abordando alguns efeitos ópticos e propriedades de propagação de energia. Consideramos um meio dotado de uma corrente magnética, linear no campo magnético, em conformidade com o Efeito Magnético Quiral (CME - Chiral Magnetic Eect). Tal efeito ocorre em sistemas com desbalanceamento de férmions quirais em geração de corrente elétrica por um campo magnético. Para uma condutividade magnética diagonal, que inclui o CME, o índice de refração é modicado, implicando em birrefringência circular. Neste cenário, os modos de propagação correspondentes são descritos por ondas LCP e RCP, sendo o efeito de birrefringência avaliado por meio do poder rotação óptica. Em relação às propriedades de propagação de energia, determinamos a velocidade de energia para cada modo de propagação e a velocidade de grupo, que deixam de ser equivalentes devido à presença de condutividade magnética não nula (de acordo com o procedimento adotado). Nossos resultados fornecem novos insights sobre propriedades materiais associadas à condutividade magnética.

Abstract

In this work we review basic aspects of electromagnetic propagation in continuous matter, including media described by bi-isotropic and bi-anisotropic constitutive relations. We investigate the effects of magnetic conductivity on electromagnetic propagation in dispersive matter, addressing some optical effects and energy propagation properties. Considering a medium endowed with a magnetic current, described by a linear constitutive relation in analogy with Ohm’s law and the Chiral Magnetic Eect (CME). The latter occurs in systems with chiral fermions and involves an electric current generated by a magnetic eld by means of an exotic magnetic conductivity. For a diagonal magnetic conductivity, which includes the CME, the refractive index is modified, implying birefringence. In this scenario, the corresponding propagating modes are described by LCP and RCP waves and the birefringence effect is evaluated through optical rotatory power. Regarding the energy propagation properties, we determined the energy velocity for each propagating mode and also found that group velocity and energy velocity are not equivalent due to the presence of non-null magnetic conductivity. Our results provide new insight into typical material properties associated with magnetic conductivity.

DOI

DOI: 10.59396/29651964JMFis.4-2.36.2024