Невидимость без шапки-невидимки

Невидимость без шапки-невидимки

Петербургские физики создали объект, невидимый в микроволновом диапазоне, без использования специальных маскирующих оболочек из метаматериалов.

В последнее десятилетие исследованиям маскировки и невидимости объектов посвящено достаточно много работ. В них предложено несколько подходов для достижения этой цели на основе так называемых метаматериалов – сложных систем, оптические и электромагнитные свойства которых зависят не от свойств использованных веществ, а от созданной периодической структуры. Это позволяет конструировать материалы с заданными свойствами, в том числе и несуществующими в природе. Таким метаматериалом может быть, например, периодическая структура из металлических элементов, образующих некое подобие кристалла. Для простоты ее можно представить в виде помещенной в диэлектрик многослойной сетки, ячейки которой могут быть образованы элементами различной формы. Разные исследователи использовали сетки из проволоки, серебряных иголок, медных колец, пластин с отверстиями и т.п. Однако такие материалы сложны в производстве и работают в узком диапазоне частот.

Физики, представляющие Санкт-Петербургский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) и Физико-технический институт имени А.Ф.Иоффе (ФТИ), экспериментально доказали возможность сделать невидимым наполненный водой стеклянный цилиндр, не используя никаких дополнительных покрытий из метаматериалов. Ценность разработанного метода в его простоте и экономичности. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ученые исследовали рассеяние света от стеклянного цилиндра, заполненного водой, и обнаружили, что при высоких значениях коэффициента преломления материала имеют место два механизма рассеяния: резонансный и нерезонансный. Нерезонансный – это обычное рассеяние от среды, плавно зависящее от частоты, а резонансный — связан с поведением света внутри цилиндра, играющего роль резонатора. Во втором случае рассеяние происходит на отдельных частотах. При определенных условиях рассеянные этими механизмами волны оказываются в противофазе и могут взаимно уничтожиться при интерференции (наложении волн). Известное аналогичное взаимодействие волн в волноводах называется резонансами Фано.

Теоретически было предсказано, что такое взаимное уничтожение рассеянных волн позволяет сделать цилиндр невидимым, в том числе и в оптическом диапазоне. В данной работе физикам удалось полностью компенсировать рассеяние от цилиндра на частоте 1,9 ГГц. Более того, они смогли по желанию включать и выключать режим невидимости, изменяя коэффициент преломления воды путем ее охлаждения с 90 градусов Цельсия до 50.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>