На протяжении веков оно занимало постоянное место в романах, фильмах и легендах - невидимость. От древнего Персея до высокотехнологичной машины Джеймса Бонда и плаща-невидимки Гарри Поттера - герои этих историй не раз использовали эту способность для достижения своих целей или для того, чтобы спрятаться от противников. Теперь новое исследование, опубликованное в New Journal of Physics, показывает, что скрытность и невидимость - не просто фантастика, они ближе, чем мы думали.
В своем исследовании ученые описывают физику нескольких теоретических способов достижения окончательной иллюзии невидимости.«Объекты видны, потому что они отражают световые лучи», - объясняет Ульф Леонхардт из Шотландского университета Сент-Эндрюс. «Чтобы стать невидимым, объект должен пропускать свет или направлять свет вокруг себя. Эта публикация посвящена устройствам, которые перенаправляют свет или радиоволны вокруг отверстия в устройстве. Поэтому любой объект, помещенный в этот свет, становится невидимым. Свет обтекает отверстие, как вода вокруг препятствия».
Дифракция света имеет решающее значение
Дифракция света является причиной многих оптических иллюзий, таких как мираж в пустыне. «Устройства работают по принципу фата-морганы. Но в то время как этот свет отражается и таким образом создает мерцающее изображение, «машина-невидимка» преломляет свет, не создавая такого изображения», - объясняет Леонхардт. Для этого устройства должны иметь специально разработанные так называемые профили рефракции. Показатель преломления - это мера оптической длины, которую свет проходит в среде.
Чем выше показатель преломления, тем длиннее путь светового луча. Свет стремится пройти кратчайший путь и поэтому предпочитает среды с низким показателем преломления. На примере Фата-Морганы: горячий воздух пустыни у земли имеет более низкий показатель преломления, чем слои воздуха над ним. Таким образом, свет преломляется на границе воздушного слоя и создает отражение.
Радиолокационные волны и излучение мобильного телефона в качестве первого теста
Следующим шагом исследователей является создание такого «плаща-невидимки». Они хотят добиться этого с помощью недавно разработанных материалов, так называемых метаматериалов. Однако первоначальные попытки изначально будут преломлять не видимый свет, а скорее радиолокационные волны и электромагнитные частоты, используемые мобильными телефонами. Затем такие устройства можно было бы использовать, например, для защиты чувствительной электроники в самолетах от излучения мобильных телефонов. По словам исследователей, «волшебные плащи» для видимого света тоже не за горами.