Application and implication of using complex vectors and complex transformations in solutions of Maxwell’s equations is investigated. Complex vectors are used in complex plane waves and help to represent this type of waves geometrically. It is shown that they are also useful in representing inhomogeneous plane waves in plasma, single-negative and double-negative metamaterials. In specific I will investigate the Otto configuration and Kretschmann configuration and I will show that in order to observe the minimum in reflection coefficient it is necessary for the metal to be lossy. We will compare this to the case of plasmon-like resonance when a PEC periodic structure is illuminated by a plane wave. Complex transformations are crucial in deriving Gaussian beam solutions of paraxial Helmholtz equation from spherical wave solution of Helmholtz equation. Vector Gaussian beams also will be discussed shortly.

Application and implication of using complex vectors and complex transformations in solutions of Maxwell’s equations is investigated. Complex vectors are used in complex plane waves and help to represent this type of waves geometrically. It is shown that they are also useful in representing inhomogeneous plane waves in plasma, single-negative and double-negative metamaterials. In specific I will investigate the Otto configuration and Kretschmann configuration and I will show that in order to observe the minimum in reflection coefficient it is necessary for the metal to be lossy. We will compare this to the case of plasmon-like resonance when a PEC periodic structure is illuminated by a plane wave. Complex transformations are crucial in deriving Gaussian beam solutions of paraxial Helmholtz equation from spherical wave solution of Helmholtz equation. Vector Gaussian beams also will be discussed shortly.

Este trabalho consiste em um estudo sobre a propriedade de hipoeliticidade global para campos vetoriais complexos não singulares no plano. As órbitas de Sussmann de um tal campo desempenham um papel fundamental nesta análise. Mostramos que se todas as órbitas são unidimensionais o campo não é globalmente hipoelítico. Quando o campo apresenta uma órbita bidimensional e ao menos uma órbita unidimensional mergulhada também foi demonstrado que este campo não é globalmente hipoelítico. No caso em que o plano é a única órbita, define-se, como em Hounie (1982), uma determinada relação de equivalência entre pontos em que o campo deixa de ser elítico. As classes de equivalência desta relação são homeomorfas a um ponto, a um intervalo compacto ou a uma semirreta. Se todas as classes de equivalência são compactas, o campo é globalmente hipoelítico. Caso haja uma classe de equivalência fechada e homeomorfa a uma semirreta, o campo não é globalmente hipoelítico. / This work is a study about global hypoellipticity for nonsingular complex vector fields in the plane. Sussmanns orbits play a fundamental role in this analysis. We show that if all the orbits are one-dimensional then the vector field is not globally hypoelliptic. When there exist a two-dimensional orbit and an embedded one-dimensional one then the vector field is not globally hypoelliptic. In the case when the plane is the only orbit, one defines, as in Hounie (1982), a certain equivalence relation between points where the vector field is not elliptic. The equivalence classes are homeomorphic to a single point, a compact interval or a ray. If all the equivalence classes are compact then the vector field is globally hypoelliptic. If there exists an equivalence class that is closed and homeomorphic to a ray then the vector field is not globally hypoelliptic.

Este trabalho consiste em um estudo sobre a propriedade de hipoeliticidade global para campos vetoriais complexos não singulares no plano. As órbitas de Sussmann de um tal campo desempenham um papel fundamental nesta análise. Mostramos que se todas as órbitas são unidimensionais o campo não é globalmente hipoelítico. Quando o campo apresenta uma órbita bidimensional e ao menos uma órbita unidimensional mergulhada também foi demonstrado que este campo não é globalmente hipoelítico. No caso em que o plano é a única órbita, define-se, como em Hounie (1982), uma determinada relação de equivalência entre pontos em que o campo deixa de ser elítico. As classes de equivalência desta relação são homeomorfas a um ponto, a um intervalo compacto ou a uma semirreta. Se todas as classes de equivalência são compactas, o campo é globalmente hipoelítico. Caso haja uma classe de equivalência fechada e homeomorfa a uma semirreta, o campo não é globalmente hipoelítico. / This work is a study about global hypoellipticity for nonsingular complex vector fields in the plane. Sussmanns orbits play a fundamental role in this analysis. We show that if all the orbits are one-dimensional then the vector field is not globally hypoelliptic. When there exist a two-dimensional orbit and an embedded one-dimensional one then the vector field is not globally hypoelliptic. In the case when the plane is the only orbit, one defines, as in Hounie (1982), a certain equivalence relation between points where the vector field is not elliptic. The equivalence classes are homeomorphic to a single point, a compact interval or a ray. If all the equivalence classes are compact then the vector field is globally hypoelliptic. If there exists an equivalence class that is closed and homeomorphic to a ray then the vector field is not globally hypoelliptic.

We are interested in studying an involutive system defined by a closed non-exact 1-form on a closed and orientable surface. Here we present a necessary condition for the global solvability of this system. We also make some particular constructions of globally solvable systems that motivate the equivalence between the global solvability and the necessary condition, for two cases involving 1-forms of the Morse type, namely, when the surface is the bitorus or when the 1-form is generic / Nosso interesse é estudar um sistema involutivo definido por uma 1-forma fechada e não-exata em uma superfície fechada e orientável. Apresentamos aqui uma condição necessária para a resolubilidade global desde sistema. Nós também construímos exemplos de sistemas globalmente resolúveis que nos permitiram fornecer a equivalência entre a resolubilidade global e a condição necessária, para dois casos envolvendo 1-formas do tipo Morse: quando a superfície é o bitoro ou quando a 1-forma é genérica

Esta dissertação expõe sobre a resolubilidade do campo vetorial complexo L = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 definido em Ωε = (-ε, ε) × S1, ε > 0, perto do conjunto característico Σ = {0} × S1, sendo a e b funções de classe C∞ em (- ε, ε) a valores reais. Os resultados apresentados mostram que a resolubilidade de L em uma vizinhança cheia de Σ depende da relação entre as ordens de anulamento de a e b em x = 0. / This dissertation deals with the solvability of complex vector fieldL = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 defined on Ωε = (-ε ε) × S1, ε > 0, near the characteristic set Σ = {0} × S1, where a and b are C∞ real-valued functions in (- ε, ε). The presented results show hat solvability of L in a full neighborhood of Σ depends on the interplay between the order of vanishing of the functions and a and b at x = 0.

We are interested in studying an involutive system defined by a closed non-exact 1-form on a closed and orientable surface. Here we present a necessary condition for the global solvability of this system. We also make some particular constructions of globally solvable systems that motivate the equivalence between the global solvability and the necessary condition, for two cases involving 1-forms of the Morse type, namely, when the surface is the bitorus or when the 1-form is generic / Nosso interesse é estudar um sistema involutivo definido por uma 1-forma fechada e não-exata em uma superfície fechada e orientável. Apresentamos aqui uma condição necessária para a resolubilidade global desde sistema. Nós também construímos exemplos de sistemas globalmente resolúveis que nos permitiram fornecer a equivalência entre a resolubilidade global e a condição necessária, para dois casos envolvendo 1-formas do tipo Morse: quando a superfície é o bitoro ou quando a 1-forma é genérica

Seja L = ∂ /∂t + (a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0, um campo vetorial complexo definido em A∊ = (-∊ , ∊) × S1, ∊ > 0, sendo a, b ∈ C∞((-∊ , ∊);ℝ) e (x, t) ∈ (-∊ ∊) × S1. Assuma que b-1(0) = {0}. Este trabalho trata da resolubilidade perto do conjunto característico {0} × S1; da equação Lu = pu + f, p, f ∈ C∞ (A∊). A relação entre as ordens de anulamento das funções a e b em x = 0 e certas médias da função p tem influência na resolubilidade. / Let L = ∂ /∂t + (a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0, be a complex vector field defined in A∊ = (-∊ , ∊) × S1, ∊ > 0, where a, b ∈ C∞((-∊ , ∊);ℝ) and (x, t) ∈ (-∊ ∊) × S1. Assume that b-1(0) = {0}. This work deals with the volvability near the characteristic set {0} × S1; of equation. Lu = pu + f, p, f ∈ C∞ (A∊). The interplay between the orders of vanishing of the functions a and b at x = 0 and certain averages of the function p has influence in the solvability.

Esta dissertação expõe sobre a resolubilidade do campo vetorial complexo L = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 definido em Ωε = (-ε, ε) × S1, ε > 0, perto do conjunto característico Σ = {0} × S1, sendo a e b funções de classe C∞ em (- ε, ε) a valores reais. Os resultados apresentados mostram que a resolubilidade de L em uma vizinhança cheia de Σ depende da relação entre as ordens de anulamento de a e b em x = 0. / This dissertation deals with the solvability of complex vector fieldL = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 defined on Ωε = (-ε ε) × S1, ε > 0, near the characteristic set Σ = {0} × S1, where a and b are C∞ real-valued functions in (- ε, ε). The presented results show hat solvability of L in a full neighborhood of Σ depends on the interplay between the order of vanishing of the functions and a and b at x = 0.

Seja L = ∂ /∂t + (a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0, um campo vetorial complexo definido em A∊ = (-∊ , ∊) × S1, ∊ > 0, sendo a, b ∈ C∞((-∊ , ∊);ℝ) e (x, t) ∈ (-∊ ∊) × S1. Assuma que b-1(0) = {0}. Este trabalho trata da resolubilidade perto do conjunto característico {0} × S1; da equação Lu = pu + f, p, f ∈ C∞ (A∊). A relação entre as ordens de anulamento das funções a e b em x = 0 e certas médias da função p tem influência na resolubilidade. / Let L = ∂ /∂t + (a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0, be a complex vector field defined in A∊ = (-∊ , ∊) × S1, ∊ > 0, where a, b ∈ C∞((-∊ , ∊);ℝ) and (x, t) ∈ (-∊ ∊) × S1. Assume that b-1(0) = {0}. This work deals with the volvability near the characteristic set {0} × S1; of equation. Lu = pu + f, p, f ∈ C∞ (A∊). The interplay between the orders of vanishing of the functions a and b at x = 0 and certain averages of the function p has influence in the solvability.