Nematomų kilimų apsiaustuose aptiktas lemtingas trūkumas

Katės ir pelės kamufliažo žaidime nepaprastas nematomų apsiaustų vystymas pastaraisiais metais neabejotinai suteikė pelės pranašumą. Ne tik teoretikai dramatiškai išplėtojo šių prietaisų idėjas, bet ir kiti patys sukūrė ir išbandė apsiaustus. Kamufliažo pasaulis niekada neatrodys taip pat.

Šiandien katės kovoja atskleisdamos, kaip aptikti nematomo apsiausto buvimą ir atrasti jame slepiantį objektą.

Nematomos skraistės paslepia objektus vairo šviesa aplink juos taip, kad jų nematytų stebėtojas. Triukas yra sukurti medžiagą, kuri tokiu būdu nukreiptų šviesą.

Pasirodo, tai labai sunku, iš dalies todėl, kad šių medžiagų optinės savybės turi keistis iš vieno taško į kitą taip, kad būtų pasiektas šis valdymas – savybė, žinoma kaip optinė anizotropija. Dėl šios priežasties pirmieji nematomumo apsiaustai turėjo būti gaminami rankomis ir net tada pavyko tik uždengti plokščią objektą dviem matmenimis vieno mikrobangų šviesos bangos ilgio metu. Niekas iš tikrųjų negalėjo įsivaizduoti, kaip šis metodas galėtų veikti daug mažesniu mastu, reikalingu matomai šviesai ar dažnių diapazone.

Tada prieš porą metų Johnas Pendry, teorinis fizikas iš Londono imperatoriškojo koledžo, kuris buvo intelektualioji varomoji jėga šioje srityje, sugalvojo kitą požiūrį: kilimo apsiaustą.

Idėja buvo ta, kad ant paviršiaus esantis dielektrinės medžiagos sluoksnis gali išlenkti šviesą taip, kad atrodytų taip, tarsi šviesa atsispindėtų nuo pradinio paviršiaus. Kitaip tariant, šis papildomas sluoksnis būtų nematomas, todėl viskas, kas jame yra, taip pat būtų nematoma.

Ši technika veikia matomai šviesai įvairiais dažniais. Be to, sakė Pendry, medžiagos, galinčios tai padaryti, gali būti visiškai vienodos – izotropinės, o ne anizotropinės – ir todėl jas būtų daug lengviau pagaminti.

Turėdami vieną idėją, svajonė apie optinius nematomus apsiaustus tapo pasiekiama ir šiame tinklaraštyje sekėme šios idėjos vystymąsi. teorija prie praktinių prietaisų vos per kelis mėnesius.

Nuo tada Baile'as Zhangas ir bičiuliai iš Masačusetso technologijos instituto Kembridže buvo užsiėmę ieškodami silpnosios šios idėjos vietos ir dabar mano, kad ją rado. Šiandien jie pabrėžia, kad kiliminės skraistės turi trūkumų, dėl kurių juose esantys objektai yra aptinkami.

Jų teigimu, problema ta, kad izotropiniai apsiaustai negali puikiai veikti. Štai kodėl. Šviesą galima įsivaizduoti kaip bangų frontų seriją, kurių kiekvienas turi tam tikrą energijos kiekį. Paprastai energijos sklidimo kryptis yra stačiu kampu šiems bangų frontams.

Tačiau nematomumo apsiaustyje šis statmenas ryšys iškreipiamas, kai šviesos bangos yra nukreipiamos. Štai ką daro anizotropinė medžiaga. Tačiau izotropinė medžiaga to negali padaryti – energija visada sklinda stačiu kampu bangų frontams. Šis apribojimas reiškia, kad izotropinės medžiagos negali paslėpti objektų taip, kaip siūlo Pendry.

Zhangas ir bendražygiai toliau įrodinėja savo teiginius, atsekdami spindulį, einantį per izotropinį kilimo apsiaustą, kurį pasiūlė Pendry. Tai, ką jie atrado, šokiruos viso pasaulio kiliminės dangos gamintojus.

Pasak Zhango ir bičiulių, kiliminės skraistės neslepia daiktų, o tik perkelia juos į vieną pusę tiek, kiek mažiau nei yra aukšti. Efektas labai priklauso nuo kampo, kuriuo žiūrite. Taigi, kai apšviečiamas 45 laipsnių kampu, 0,2 vieneto aukščio objektas atrodo pasislinkęs į šoną 0,15 vieneto.

Jei Zhang ir bendradarbiai yra teisūs, tai gali būti didelis smūgis izotropiniam kilimų užmaskavimui. Tai reiškia, kad kilimo maskavimo efektas turi ribotą matymo kampą.

Žiūrėkite tiesiai iš viršaus ir daiktas gali būti puikiai paslėptas, tam jums nereikia kilimo apsiausto, užtenka įprastinio kamufliažo. Kyla klausimas, kiek toli nuo statmeno galite nueiti, kol izotropinis optinis kiliminis apsiaustas jus nepaleis.

Taigi nematomumo karuose ši kova atitenka katėms. Žinoma, pelės grįš su nauju ir patobulintu kilimu, kuris padės išspręsti šią problemą. Viena akivaizdi išeitis yra padaryti kilimą anizotropinį, kitaip tariant, pakeisti jo struktūrą, kad jis tinkamai nukreiptų šviesą aplink objektą.

Antros sekundės.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1004.2551 : Šoninis poslinkis leidžia aptikti žemės plokštumos apsiaustą

paslėpti