Научный подход автор: shotlandec | 27-01-2008, 16:46

Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект

Как сделать шапку невидимку в домашних условиях. Фото которые скрывали от людей. 

Учёные впервые сделали невидимым объект, который можно разглядеть невооружённым глазом: речь о миллиметрах и даже сантиметрах. Прежние эксперименты ограничивались нано- и микромасштабом либо заставляли исчезать предметы лишь в части видимого диапазона.На этот раз две независимые группы исследователей из Великобритании, Дании, Сингапура и США рапортуют о том, что при помощи природного вещества им удалось спрятать от человеческого глаза трёхмерные объекты, размеры которых на три-четыре порядка больше длины волны видимого света.Ранее световые волны запутывали сложными конструкциями. Теперь учёным не пришлось городить огород из наноразмерных слоёв, использовать сфокусированный ионный пучок, электронно-лучевую или многофотонную литографию, то есть прибегать к процессам, которые отнимают массу времени и делают конечный продукт дорогостоящим.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Принцип работы «шапки» или «плаща-невидимки» был в теории предложен ещё в 2006 году: нужно создать иллюзию, чтобы с любого угла обзора деформированное зеркало выглядело плоским.На этом рисунке показан ход луча при отражении от (a) плоской поверхности, (b) клина – меняется угол, © отражающей поверхности, расположенной поверх клина, – меняется расстояние, (d) «шапки-невидимки», покрывающей клин, – угол и расстояние те же, возникает иллюзия (иллюстрация Baile Zhang et al.).
В нынешних работах объект и прячущая его «шапка-невидимка» не являются единой структурой, что позволяет в любой момент отделить «волшебный» материал и прикрыть им другой сопоставимый по форме объект. Преимущества такого подхода очевидны.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Кальцит прозрачен для видимого света, а потому не обладает традиционным недостатком метаматериалов – поглощением большей части инфракрасного и видимого света.Двоякопреломляющие (birefringence) одноосные кристаллы обладают двумя показателями преломления: 1,66 и 1,49 соответственно (при длине волны 590 нанометров). Из-за таких свойств проходящее через кальцит изображение будто бы двоится (фото Adrian Pingstone/Wikipedia).
Героями обеих работ стали кристаллы кальцита. Учёные склеили между собой два куска прозрачного минерала, чтобы скорректировать ход светового луча как на входе, так и на выходе. В обоих случаях под кристаллом прятали похожий на двойной клин объект.Первой группой физиков руководил Шуан Чжан (Shuang Zhang) из университета Бирмингема. Ему ассистировал физик Джон Пендри (John Pendry) из Имперского колледжа Лондона, являющийся одним из авторов работы по той же теме образца 2006 года.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Траектории световых лучей, падающих на плоскую поверхность и клин под углами 45° и 15°, в присутствии «шапки-невидимки» и без неё (не показано преломление лучей внутри кристаллов). В первых двух случаях (a, b) не происходит рассеяния света, он отражается будто от плоской поверхности (иллюстрация Shuang Zhang et al.).
Сначала учёные сделали теоретические выкладки, убедившись, что под кальцитом можно спрятать объект высотой несколько сантиметров. Физики рассчитывали провести эксперимент на длине волны 590 нанометров. Однако процесс создания призмы внёс свои коррективы: геометрические параметры изделия отличались от предусмотренных дизайном, а потому эффект скрытия лучше всего проявился при λ = 532 нм (зелёный свет).
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Схема эксперимента (a), а также изображения, полученные с использованием зелёного (λ = 532 нм) и красного (650 нм) лазеров. Учёные отмечают, что даже без использования металлической фольги на «дне» призмы световые лучи претерпевают полное внутреннее отражение в широком диапазоне углов падения.Чтобы лучше понять, что происходит с лазерными лучами, исследователи поставили на их пути маску в виде стрелки (иллюстрация и фото Shuang Zhang et al.).
В эксперименте на пути лазерного луча поставили линейный поляризатор, который пропускал либо поперечные электрические (TE), либо поперечные магнитные ™ волны. Первые были своего рода контрольной группой, которая показывала картинку, формирующуюся в отсутствие эффекта скрытия.На слайде b (картинка выше) показано отражение луча от обычного плоского зеркала (как эталон). Как и положено, стрелка перевернулась в другую сторону.Так как нижняя поверхность призмы из кристаллов представляет собой две плоскости, расходящиеся примерно на 10°, TE-поляризованный луч, отражаясь от обеих, расходится на два пучка. В результате на экране, удалённом от «шапки-невидимки» на 18 сантиметров, отпечатываются две половинки стрелки, разнесённые в пространстве на довольно большое расстояние. Это хорошо видно на слайде c.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Учёные показали, что на границе между кристаллами отражения нет. По крайней мере, в случае двух анизотропных кристаллов с оптическими осями, расположенными под одним углом к плоскости соединения. Отражение от границы раздела «кристалл – внешняя среда» существует, но его можно нивелировать, если создать на поверхности наноструктуры. Тогда и сама «шапка-невидимка» исчезнет (иллюстрация Shuang Zhang et al.).
В это же время TM-поляризованный луч проходит через призму как ни в чём не бывало, будто отражается от её плоского основания (слайд d). Небольшая тонкая полоска посередине – результат рассеяния света на вершине треугольного клина (неидеальное выравнивание двух кристаллов друг относительно друга).Учёные продемонстрировали работу «шапки-невидимки» для трёх углов падения (39,5°, 64,5°, 88° — слайды e, f, g) и сделали вывод, что призма из кристаллов будет работать в широком диапазоне углов.На слайде h показана фотография, полученная при прохождении через призму красного лазерного луча. Ниже: отражение от плоской поверхности. Снова видно, что TE-лучи расходятся гораздо сильнее TM-лучей («трещина» в центре составляет 2 мм).
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Физики также отразили в кристаллах алфавит (белые буквы на чёрном фоне). При этом нижнюю поверхность покрыли слоями титана (2 нм), серебра (200 нм) и золота (50 нм): так свет отражался при всех углах падения.В результате TE-лучи (внизу слева) «показали» сведённое изображение букв (CDRSTU) – эффект искривлённого зеркала. А TM-лучи (внизу справа) передали на камеру последовательность букв от H до L – как будто нижняя зеркальная поверхность была плоской. Цветные края букв свидетельствуют о разложении белого света на составляющие и, соответственно, о работе «шапки-невидимки» во всём видимом диапазоне (иллюстрация и фото Shuang Zhang et al.).
Вторая группа учёных под руководством Бэйле Чжана (Baile Zhang) из сингапурского центра SMART теоретизировала меньше и создала трапециевидную «шапку-невидимку». Всю конструкцию поместили в воду.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Чёрный скрывающий «кирпич» поверх клина и зеркала. Жёлтыми прерывистыми стрелками показаны оптические оси кристаллов. Для зелёного света лазера показатель преломления для магнитной составляющей n1 = 1,48, а для электрической n2 = 1,66. Другие показатели: α = 66°, β = 6°, γ = 37,5°, w = 10 мм, h1 = 14,5 мм, h2 = 2 мм, s = 38 мм (иллюстрация Baile Zhang et al.).
Передняя, смотрящая на зрителя, и задняя части «кирпича», а также его верх были окрашены чёрной краской, это покрытие поглощало рассеянный свет. Нижняя поверхность «шапки-невидимки» покрыта серебром. Стороны, смотрящие на лазер и камеру (через них проходил свет), были тщательно отполированы.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Схема эксперимента второй группы. На левую «входящую» сторону бачка с прозрачной бесцветной жидкостью нанесён перевёрнутый шаблон MIT: буква M попадает на клин, а IT отражаются от зеркала. Камера принимает изображение с правой «выходящей» стороны. Угол падения (θ) равен 18° (иллюстрация Baile Zhang et al.).
Внизу под склеенными кристаллами было сделано отверстие – в него идеально входил стальной клин, который и собирались прятать. Учёные показали, что традиционная тройка (красный, зелёный, синий свет) «не видит» этот объект.
Шапка-невидимка впервые скрыла от человека крупный объект, Как сделать шапку невидимку в домашних условиях, Фото которые скрывали от людей

Здесь показаны изображения, полученные в присутствие одного клина (a), плоскости, помещённой поверх клина (b), когда клин скрыт кальцитовой «шапкой-невидимкой» (c). Во всех случаях на трафарет светил зелёный лазер (λ = 561 нм). На рисунках d, e показаны фотографии, сделанные при освещении синим (488 нм) и красным (650 нм) лазером, клин скрыт кристаллами кальцита. Шкалы отражают интенсивность излучения в условных единицах (фото Baile Zhang et al.).
«Я думаю, правительственным организациям будет интересна наша работа. Ведь с её помощью можно делать невидимыми объекты, расположенные на морском дне. Хотя для каких целей она сможет им пригодиться, пока говорить рано», — рассказывает один из авторов второй публикации Джордж Барбастатис из SMART.Добавим, что нынешние работы фактически протоптали дорожку для будущих исследований в этой многообещающей области. Ведь несложную технологию легко повторить и сделать широко распространённой. Этому в частности способствует то, что кальцит – дешёвый и простой в производстве материал.

Ионно-лучевая литография. Шапку-невидимку. Как сделать шапку невидимку. 

Статьи раздела Научный подход

Ученые создали модель плаща-невидимки

Математикам из Университета Юты удалось создать теоретическую и компьютерную модель обнаруженного ими эффекта суперлинз, называемого "маскирующей зоной". Этот эффект позволяет маскировать объекты, делая их невидимыми для стороннего наблюдателя.Ученые создали модель плаща-невидимкиОдним из фундаментальных ограничений развития оптики является так называемый дифракционный предел. Этот предел устанавливает теоретическое ограничение на создание увеличительных систем. Грубо говоря, утверждается, что, используя обычные линзы, нельзя создать оптический увеличительный прибор для наблюдения объектов, чей размер меньше длины волны света.

Физики приблизились к созданию невидимого материала

Физики приблизились к созданию невидимого материалаУченые еще на шаг приблизились к созданию материала, способного скрывать накрываемые им объекты, делая их в прямом смысле слова невидимыми. Впервые разработчики материала представили свои выводы в научных журналах Science и Nature, заодно продемонстрировав, что новый материал способен скрывать объект во всех трех плоскостях пространства.В основе работы материала лежит принцип преломления высокочастотных волн. Сами создатели из американского Университета Калифорнии в Беркли называют свою разработку метаматериалом. Изюминка материала заключается в "обратном преломлении" видимого света.

Узор-усилитель извлёк свет из спрятанного красителя

Узор-усилитель извлёк свет из спрятанного красителяМетаматериалы сулят прогресс в целом ряде областей. Но им свойственен недостаток: они бесполезно поглощают львиную долю света, особенно в ближнем инфракрасном и видимом диапазонах, а потому малопригодны для создания практических устройств. Печальное положение дел удалось изменить только теперь, наделив означенные материалы активностью.

Искривлённый свет впервые рождён нелинейной оптикой

Искривлённый свет впервые рождён нелинейной оптикойНедифрагирующий поток света, бегущий по дуге в свободном пространстве, может стать инструментом в целом ряде приложений, если научиться тонкой манипуляции таким пучком. Новый способ создания криволинейных лучей продемонстрировали физики из университета Тель-Авива (Tel Aviv University).

Впервые создана чёрная дыра для света

Впервые создана чёрная дыра для светаНад первой рукотворной чёрной дырой для микроволнового излучения работали американские теоретики и китайские инженеры. Ловушка для электромагнитных волн получилась довольно компактной.

 (голосов: 1)

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Это интересно
.
Последние новости

Уход за старой кошкой

Хозяева зачастую, в суете дней не улавливают того момента когда их кошка стареет и нуждается в большем уходе. Внешне поведение может совсем не измениться, но звоночком может послужить изменение его поведения: апатия, потеря аппетита, увеличение продолжительности сна.


Алхимия: из низшего в высшее

Некоторые ученые полагают, что само понятие «алхимия» ведет свою историю от греческого термина «хио», которое означает «изливать» или «лить металл», поскольку очень многое в алхимии связано с металлами, разнообразными способами их получения и обработки.


Кольцо в небе над Венесуэллой

Необычное явление наблюдалось 21 июня 2003 г. в 20 километрах к западу от Каракаса. В 6 часов вечера люди заметили в небе странное плотное облако, по форме отдаленно напоминающее чечевицу.


Кресло исполняет желания

Есть на планете места, где удивительным образом тайное становится явным, а мечты вдруг приобретают вполне осязаемые реальные черты.


Призрак короля

Невероятно таинственная история случилась в 1792 г. В период французского революционного переворота. Таинственный призрак, повлиявший на течение исторических событий, предотвратил назревавшее кровопролитие между французами и австрийско-прусской империей.


Человек произошел от скрещивания шимпанзе со свиньей

Даже по сей день диспуты о происхождении человека не утихают, а становятся все горячее. Генетик из Америки выдвинул новую гипотезу о происхождении человека. Разработал он ее в университете Джорджии со своими коллегами.


Город оплавленных камней

Прибрежные равнины Перу, окруженные высокогорьем Анд считаются самой протяженной горной цепью, которую называют остовом Южного континента Америки. Здесь в нагорной долине, окруженной неприступными скалами, зарождающяяся империя кечуа, заложила основу своего государства Куско.


Загадочные двойники
Американец Адриан Браун работает шофером в частной охранной фирме. Каждую ночь объезжает объекты строго по установленному маршруту.


Человек по своей природе крайне суеверный, оттуда и берутся многочисленные приметы и разные народные суеверия. Этих суеверий великое множество. Так одни из самых распространённых имеют тематику «потерял- нашел». 


Женское имя - Лариса. Тайна имени
Лариса - имя, имеющее латинские корни. В переводе означает «чайка». Как вольная птица, Лариса все старается взмыть повыше в небо, то и дело подвергая сомнению законы гравитации.


Мужское имя - Геннадий. Тайна имени
Геннадий (в буквальном переводе означает «родовитый») - имя имеющее древнегреческие корни. И действительно, Геннадии часто находятся под гнетом своей родословной. 


Космический телескоп Хаббла.

Прошедшее столетие далеко продвинуло человеческие познания в сфере исследования нашей Вселенной. Было сделано множество открытий с помощью сложных оптических телескопов, расположенных в высокогорных исследовательских обсерваториях.



Титан – металл для освоения космических пространств.

Бездна космических глубин начинается сразу же за тонкой оболочкой земной атмосферы. Наша Солнечная система выглядит совсем небольшой на фоне этой абсолютной пустоты.



Самая маленькая птица на Земле.
Радужная птичка колибри является самой маленькой птицей на Земле. Это прекрасное творение природы обитает на просторах Американского континента от Аляски до Огненной Земли. 


Интересные факты про насекомых.
Одним из самых необычных фактов о насекомых является то, что в отличие от людей, они не испытывают боли. Боль – это неприятное телесное и эмоциональное ощущение, которое связано с реальным или возможным повреждением тканей организма.

Популярные новости