特殊透鏡組合可讓物體憑空隱形(圖)
- 發佈時間:2014-10-01 01:30:36 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
科技日報訊 (記者劉燕廬)人們往往通過高科技手段或特殊材料覆蓋在物體表面,達到使物體隱形的效果。現在,美國羅切斯特大學的研究人員找到了一種突破傳統的隱形方法,使物體在人們的視線中“消失”。該方法不但成本低廉,而且易於實現。
據每日科學網9月30日(北京時間)報道,羅切斯特大學物理學教授約翰·豪威爾和光學學院博士生約瑟夫·崔突破了傳統思路的桎梏,通過四片標準透鏡在特殊角度和位置的組合,使透鏡中本該映出的物體憑空隱形。
約瑟夫·崔表示:“據我們所知,這是第一個在全部可見光範圍內,做到可持續、多角度‘隱藏’三維物體的隱形設備。”而目前,許多隱形技術都需要在特定位置觀測才能實現隱形,有時僅稍稍偏移位置就會使隱形物體現出原形,並且可能産生與背後景觀明顯的不協調,使效果大打折扣。
為了同時達到隱藏物體和不干擾背景的效果,研究人員將四隻特定型號和功率的透鏡,精確安放在了經計算確定的特殊位置,還特地選用了標有直線網格的背景板,以檢測設備抗視覺變形的實際效果。實驗中,觀測者在改變觀測位置的過程中,物體始終保持隱形,其後的背景也未發生變形。
這種設備可以按比例擴大透鏡面積,從而實現大體積物體的隱形。與其他設備不同,這種光學隱形支援所有可見光波段,不會産生因部分波段可見光的缺失而導致的失真。
儘管該設備的隱形功能相比過去有了長足的進步,可惜還並不完美。崔説:“隱形效果是通過透鏡將光線扭曲並延光軸送往出‘遮擋’隱形物的,因此光軸位置上影像還是會顯露出來。”這意味著該設備的隱形區域形似圓中有孔的麵包圈。但崔同時表示,他們為解決這一問題已經針對性地進行了更為複雜的設計;另外因透鏡邊緣效應産生的部分形變,也會隨著透鏡尺寸的增大而得到緩解。
在《光學快報》上發表的相關論文中,豪威爾和崔公佈了為這套裝置配套設計的數學模型,可以幫助設備在15度左右範圍內的角度變換中不失真。同時,他們還借助矩陣充分展示了設備的安放方法和光線傳播的過程。
雖然這種隱形技術目前並不能像隱身衣一樣遮住人們的身形,但是已具備在部分領域裏一展拳腳的前景。例如,外科醫生在手術中能借此讓視線穿過雙手,免於手術細節的丟失。司機也能夠由此彌補視野中的盲區。
總編輯圈點
幾年前,有研究者利用光學裝置,頭一次令物體從環境中隱形,因此成了本屆諾貝爾物理學獎的熱門候選人。不論孩子還是大人,都對這類科研項目興致勃勃。倒不一定是因為它能幫我們接近野生動物,或者逃避敵人追捕,僅僅是因為它看上去很好玩。魔術師跟科學家往往是同路人。巧妙地擺設鏡子,令物體遁逃于台下觀眾的視線,是魔術師的拿手好戲。科學家則更進一步,使得任一角度都難發現目標蹤跡。
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