|  | 18 декабря 2013 | Новости науки и техники

Ученые создали "луч темноты", способный скрывать микроскопические объекты

Структура оптической установки


Исследователи из Национального университета Сингапура (National University of Singapore) разработали оптическую установку, создающую "луч темноты", луч особого света, который может сделать микроскопические объекты, находящиеся на значительном удалении от установки, невидимыми для стороннего наблюдателя. И это не что-то из области научной фантастики, такая технология действительно работает. Луч света лазера, подвергнутый предварительной сложной оптической "обработке" создает области пространства или, как называют их исследователи, "капсулы световой пустоты", внутри которых могут скрываться любые объекты микро- и макроскопических размеров.

Луч темноты, разработанный сингапурскими учеными, возглавляемыми профессором Чао Вон (Chao Wan), реализует технологию невидимости, кардинально отличающуюся от других технологий создания плащей-невидимок на базе сложных материалов, метаматериалов. Уникальные оптические свойства метаматериалов позволяют преломить падающий на объект свет или излучение другого диапазона таким образом, что эти лучи огибают скрываемый объект, делая его невидимым. К сожалению, технологии невидимости на базе метаматериалов еще очень далеки от совершенства, они имеют ограничения, связанные с размерами скрываемых объектов и обычно работают в узком диапазоне частот электромагнитных волн.

Графики различных видов PSF функции


Для того, чтобы создать область невидимости профессор Вон и его коллеги применили совершенно новую методику, которая является первой в своем роде. Как всем известно, если некий объект находится в фокусе оптической системы, его изображение имеет высокую яркость и четкие границы. Но стоит немного сдвинуть фокус системы в какую-нибудь сторону, изображение центра объекта все еще остается ярким и четким, но его границы становятся размытыми. Это явление называют эффектом, точнее функцией точечного рассеивания (point spread function, PSF). Эта функция имеет весьма характерный график, с центральным высоким пиком, который соответствует четкой и яркой центральной части объекта, и двумя боковыми лепестками по обе стороны центрального пика, которые соответствуют размытой области изображения.

Вышеописанный эффект очень часто используют для получения высокой разрешающей способности (суперразрешения) при съемке различных микро- и макрообъектов. Для этого с помощью специальных методов усиливают центральный пик функции и подавляют ее боковые лепестки. Сингапурские ученые реализовали метод, являющийся полной противоположностью методу получения суперразрешения. Специальные оптические линзы полностью подавляют центральный пик PSF-функции, усиливая ее боковые лепестки. Такой подход позволяет получить область пространства, в которой интенсивность света стремится к нулю, а если в пространстве нет света, то ничего из находящегося в этой области не может быть увидено.

Область капсулы световой пустоты


Система, позволяющая добиться столь удивительного оптического эффекта, достаточно проста. Она состоит из лазера, свет которого проходит сквозь линзу со специальными углублениями, и отражается несколькими зеркалами. Во время экспериментов с системой ученым успешно удалось скрывать объекты, величиной до 40 микрометров при использовании лазера с длиной волны 630 нм.

Конечно, небольшие размеры объектов и строго определенные длины волн света лазера требуют компромиссов и определяют массу ограничений, но следует помнить, что все это является лишь первым случаем в истории науки, демонстрирующим работоспособность новой технологии невидимости. Следует заметить, что первые плащи-невидимки на основе метаматериалов имели и имеют сейчас еще больший ряд ограничений, нежели разработанный сингапурскими учеными "луч темноты". И, вполне вероятно, что дальнейшее развитие данной технологии позволит создать некое фантастическое "оружие невидимости", которое можно будет навести на произвольный объект и полностью скрыть этот объект от глаз сторонних наблюдателей.




Ключевые слова:
Свет, Луч, Лазер, Линза, Зеркало, Точечное, Рассеивание, Функция, PSF, Пик, Подавление, Усиление, Невидимость, Объект

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые вплотную приблизились к созданию "плаща-невидимки", работающего в ...
  • Простые в реализации технологии невидимости могут успешно скрывать вещи, до ...
  • Ученые вплотную приблизились к созданию идеального плаща-невидимки
  • Используя специальные кристаллы, исследователи сделали невидимой … скрепку ...
  • Плащ-невидимка скоро станет реальным.




  • 18 декабря 2013 11:23
    #1 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    А вот интересно, что проще обнаружить - лазерное излучение, или пассивный объект, который огибают электромагнитные волны?


    --------------------
        
    18 декабря 2013 17:45
    #2 Написал: ExGod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Искусственная темнота - это КРУТО!!!!
    Я тоже в детстве пытался создать такую. По аналогии с красными и синими лампочками, покрасил лампочку в чёрный цвет, но почему-то не получилось.... sad
        
    18 декабря 2013 23:46
    #3 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Да. Но видеть все равно будут - черное пятно.
        
    19 декабря 2013 13:24
    #4 Написал: Macsi21

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    А если включить свет в комнате wink
    Фотоны в таких условиях не сталкиваются между собой, и если ввести новый источник направленного или рассеянного света, то он проникнет внутрь капсулы и осветит объект часть фотонов отразится и выйдет из капсулы тем самым создаст видимость.
    Эффект конечно интересный но его значимость сомнительна так как способ напоминает главу из книги Перельмана:

    Видеть сквозь стены

    В девяностых годах прошлого века (книга издавалась в ХХ веке значит имеется ввиду 18ХХ год) продавался любопытный прибор под громким названием: «рентгеновский аппарат». Помню, как я был озадачен, когда еще школьником впервые взял в руки эту остроумную выдумку: трубка давала возможность видеть буквально сквозь непрозрачные предметы!

    Я различал окружающее не только через толстую бумагу, но и через лезвие ножа, непроницаемое даже для подлинных рентгеновских лучей. Нехитрый секрет устройства этой игрушки сразу станет вам ясен, если вы взглянете на рис. 95, изображающий прообраз описываемой трубки. Четыре зеркальца, наклоненных под углом в 45°, отражают лучи несколько раз, ведя их, так сказать, в обход непрозрачного предмета.


    То есть никакого сокрытия объекта нет они просто сделали линзу с интересным эффектом.
    Поэтому ссылку на невидимость считаю сильно раздутой.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.