W020180517505687875841.jpg
阳光下首次实现“完全隐形”
2018-07-18 10:04:00  来源:扬子晚报  
1
听新闻

  中国江苏网讯 关于神秘的隐形术,在以往不少科幻小说和科幻电影中,出现了许多大胆的猜测,比如,哈利波特就有一件“隐身斗篷”,穿上之后能立即从他人的视线内消失。多年以来,科学家们一直努力将科幻变为现实,加拿大的研究者最新研制出一种隐形装置,可使物体首次“完全隐形”,甚至可在自然光条件下将物体处于完全隐形,而不仅仅是在实验室条件下。

  旧版“隐身衣”

  隐形方法:操控围绕在物体周围的光线

  效果:只对特定颜色的光隐形,或出现失真

  此前,科学家们在研制“隐身衣”方面付出巨大努力,但是效果并不理想,因为这些装置无法在任何光线波长范围内适用。

  早期的技术通常是通过操控围绕在物体周围的光波来影响光线与物体之间的相互作用,而非令光波直接穿过物体。不同颜色的光会以不同的路径环绕物体,在不同的时间到达它们的目的地。这样的结果就是会带来某种程度的失真,因此早期的实验中,物体实际上并不是完全不可见的。另一些技术不会产生失真现象,但只限于在实验室中的一种颜色的光下才会变得隐形。

  新版“隐身衣”

  隐形方法:控制光波穿过物体时的光频率

  效果:在自然光下完全“消失”

  据《每日邮报》报道,加拿大国家科学研究所的研究人员已经开发出一种利用各种可见光频率的光谱隐身技术。

  在《光学设计》杂志上日前发表的一项新研究中,由电信工程师约瑟阿扎纳领导的研究人员开发了一种新设备,可以通过控制光波穿过物体时的光频率,使物体隐形。

  当光线通过物体时,该装置通过将一个频率的光转换为另一个频率来工作。一旦它通过后,频率就会恢复到原来的状态。最终,抵达观察者视线的光线几乎与另一侧的光线完全相同,从而导致物体在白天“消失隐形”。

  举例而言,如果这个物体是绿色的,它将转换任何绿色光线波长至蓝色光线波长,从而掩盖绿色物体的存在。

  该设备有前后两个组件,这些元件的工作原理是先让光频率以不同的速度移动,然后在光穿过物体时改变特定的频率。

  新的突破:

  光学滤镜也是隐形的

  在试验中,研究人员使用该装置使光学滤光器在被光束照射时不可见。光学滤镜可反射某些颜色的光,同时让其它颜色通过,这样就能产生一个在激光照射下隐形的光学滤镜,就好像目标物体和隐形装置并不存在。

  还有不足:

  只能在一个方向进行

  不过,光谱伪装目前只能从一个方向进行。观察者必须站在光的路径上,这样物体才会对他而言是不可见的。研究人员表示,未来将对该设备进行编码,使其能修改整个可见光谱中的所有频率,让一个物体无论从什么方向看都是隐形的。宗合

  原理解析:

  红苹果是怎么被看到的?

  在光谱中,人们可以探测到的频率范围就是可见光,它本身包含不同的频率,颜色范围包括一端的红色到另一端的紫色。

  当一个人看见一个物体时,他实际上看到的是光和物体之间的相互作用。例如,当一个人看到一个红苹果,实际上看到的是一个苹果反射太阳的红光频率,而其它的颜色都穿透了。这就是除了红色之外看不到其它颜色的原因。

  绿苹果是怎么被“隐身”的?

  如果有一个绿色的苹果,当光线穿过苹果时,光谱隐身装置会把绿色的光频率转移到另一个频率。一旦光线通过苹果后,绿光频率就会被移回到原来的位置,使绿苹果变得不可见。

  这一最新隐形装置是由两种组件构成——色散光纤和时间相位调制器,放置在滤光器的前面和后面。

  色散光纤将迫使光束(实际上是光波)以不同速度传播,逐渐分解成为不同的颜色,其作用就像棱镜一样。时间相位调制器能够改变光线光学频率,这要取决于光波穿过该装置的时间,允许它能改变颜色成为另外一种颜色。

  专家解读:

  “完全隐身”是如何做到的?

  “超材料”欺骗人眼,使物体对光波的作用消失

  “隐身衣”到底是怎样实现“隐身”的?记者采访了南京航空航天大学理学院副教授李晋斌。李老师介绍,在了解“隐身”的原理之前,先要弄懂一个基本知识点,人是怎样看到物体的。“人之所以能够看到物体,是因为光照射到物体上会被阻挡、吸收或反射,使得光线原来的传播方向发生了改变。”

  所以,在“光线传播”上动脑筋,成了“隐身衣”起作用的关键所在。李晋斌告诉记者,在之前关于隐身产品的大量研究中,一般只能针对某种特定波长恢复其原来的光线传播,以达到对该波长的隐身。但由于光线的波长一般不止一种,这种隐身效果也并不理想。最新研制的“光谱隐身设备”,能够在自然光的波长范围内完全隐身,也就成了这款隐形装制的最大“卖点”。

  与之前的研究不同,记者了解到,这款“光谱隐身设备”通过消除光波穿过物体时的残留痕迹而实现。过程中,物体被包裹在前后两个由特定超材料制作的光纤层中,前面的光纤层负责记录下此刻自然光的强度、颜色、波长、方向等信息,后面的光纤层则可监测到穿过物体后光波的变化,然后通过改变光波特性,还原到光波最初状态。拿一个绿色苹果举例,当自然光穿过它时,其他颜色都被吸收,只有绿色的光被反射出来。而如果给这个绿色的苹果穿上“光谱隐身衣”,光纤层就会发现光线中的绿色光波增多,并自动将任何绿色光线波长转换至其他颜色光线波长,从而掩盖了苹果的存在。

  光学原理下,这种超材料使物体对光波的作用完全消失了,人眼所看到的相当于光没有穿过物体,或者是光穿过物体前的情况。并且这种超材料还能对更宽范围的波长发生作用,真正实现完全隐身。

  “超材料”的提法,部分读者也许并不陌生。我国歼-20隐身技术水平领先美国F22,就是通过改变之前隐身外形和喷涂隐身材料的方法,利用超材料实现了真正的雷达隐身。李晋斌表示,虽然军事领域的“超材料”和“隐身衣”的“超材料”不能完全划等号,但都隶属于“超材料”广义的概念中。作为一种具有超常物理性质的人工复合结构或复合材料,超材料被誉为“材料产业‘皇冠上的明珠’”,是当前国际上应用于现代高端装备领域最热门的新兴技术之一,更是我国高度重视的研究领域。凭借着更好的隐身效果,隐身超材料也正在飞机、舰船、导弹、坦克等军事应用领域发挥着越来越重要的作用。(任博文 杨甜子)

标签:隐身衣;光波;隐身
责编:王凰
上一篇
下一篇