Меню

Эффект плаща невидимки преломление света



Невидимая ткань существует! Ученые нашли способ, как ее сделать

В народных сказках и фантастических произведениях часто фигурируют вещи-невидимки. Надевая такие предметы, герои становятся невидимыми для глаз человека. Но, оказывается, этот вымысел имеет под собой реальную основу. Невидимая ткань на самом деле существует. И именно из нее, видимо создавали шапки и плащи-невидимки в художественных фильмах. Ныне такой материал нашел практическое применение. Из него шьют маскировочные костюмы.

Ткань-невидимка с использованием белка рефлектина

Ученые изучили особенность некоторых обитателей морских глубин становиться невидимыми. Ведь кальмары и осьминоги умеют очень хорошо маскироваться. Оказалось, что в их теле содержится особый белок – рефлектин. Он улавливает лучи света и преломляет их особым образом, так , что объект становится незаметным для глаза человека.

Ученые университета Дьюка смогли создать невидимую ткань с частичками рефлектина. Ныне такая ткань используется для пошива маскировочных костюмов для морских пехотинцев.

Невидимая ткань Quantum Stealth

Канадская компания Hyperstealth освоила выпуск невидимой ткани Quantum Stealth. Это особый материал, который имеет свойство обводить вокруг объекта световые лучи. Если плащ-невидимку из такой ткани надеть на человека, то он исчезнет, сольется с горизонтом. На самом деле он никуда не денется. Просто лучи света будут преломляться тканью-невидимкой таким образом, что объект, находящийся под ней будет незаметен. Эффект этой технологии очень хорошо демонстрирует мужчина на видео.

Но, это еще не все достоинства невидимой ткани Quantum Stealth. Она еще умеет обманывать тепловизоры и приборы ночного видения. Еще более удивительное свойство такого материала, это то, что человек, надевший плащ-невидимку из нее, не отбрасывает тени.

Точная формула невидимой ткани Quantum Stealth держится в секрете. Ведь это стратегическое открытие. Благодаря своим уникальным свойствам, материал стал использоваться для пошива маскировочной одежды военным США, Англии, Канады.

Можно ли купить невидимую ткань в России?

Несмотря на то, что технологии невидимости в России известны давно, купить невидимую ткань у нас невозможно. Если вы придете в магазин и попросите продать отрез ткани-невидимки, то вашу просьбу примут, в лучшем случае, за шутку.

На самом деле советский физик Виктор Веселаго описал теоретически технологию такого материала еще в 1967 году. Он занимался исследованиями в области оптики материалов. По его теории, невидимая ткань стала бы реальностью, если бы удалось создать отрицательный угол преломления частиц света.

К сожалению, воплощены теории в Веселаго в жизнь были лишь в 2000 году американскими учеными. Широким массам о ней стало известно лишь после распространения в социальных сетях ролика, демонстрирующего возможности мантии-невидимки из особой квантовой ткани.

Невидимая ткань из Китая

Несмотря на то, что производство невидимой ткани засекречено, в китайских интернет-магазинах предлагается покупателям немало товаров-невидимок.

Загляните на Алиэкспресс. Там вы найдете невидимые наклейки для лица, пяток. А также стельки и нитки-невидимки. Если хорошо поискать, то вы найдете там даже плащ-невидимку.

Однако, не стоит строить слишком больших надежд на такие покупки. Под этой маркой вас, скорее всего, предложат силиконовые изделия. По отзывам покупателей, они далеки от настоящей технологии невидимости. И купить настоящую прозрачную квантовую ткань у вас вряд ли получится.

А как же ролики в интернете, демонстрирующие удивительные свойства материала из китайских посылок? Большинство из них обман, реклама товара или продавца. На самом деле эффект, который вы видите в видео, можно получить лишь при видео или фотосъемке через специальную программу.

Источник

Плащ-невидимка: действительно ли существует материал, способный сделать человека невидимым?

Научные технологии шагнули далеко вперед. Поэтому, времена, когда плащ-невидимка существовал только в сказках, остались в прошлом. Сегодня ученые знают, как сделать объект невидимым. Это совершенно новый уровень маскировки. Теперь костюм-невидимка – это не просто одежда из ткани, имитирующей цветовую гамму местности. Это изделия, которые на самом деле делают объекты невидимыми человеческому глазу.

Невидимая ткань – реальность?

Свойства невидимых для человеческого глаза материалов известны ученым довольно давно. Их описал еще в 1967 году советский и российский физик Виктор Георгиевич Веселаго. Он признан пионером в области оптики материалов. На основе работ Мандельштамма Веселаго теоретически предположил, что если создать материал с отрицательным показателем преломления, то он может стать невидимым.

Реализована на практике эта теория была лишь в 2000 году группой американских ученых под руководством Дэвида Смита. Был создан первый материал со свойствами, описанными Веселаго. С этого момента стало активно развиваться направление физики, изучающее искусственные структуры, получившие название метаматериалы.

Профессору калифорнийского университета в Беркли Чжан Сяну удалось создать настоящую невидимую ткань. Доказательством тому стал, нашумевший в социальных сетях ролик, где показано на практике, как работает это изобретение. Прозрачная мантия из квантового материала полностью делает невидимым человека. Некоторые утверждают, что такой плащ-невидимка уже нашел применение для экипировки военных в китайской армии. Скептики же, ищут подвох в кадрах видео-ролика.

Читайте также:  Урок по балладе шиллера перчатка 6 класс

Плащ-невидимка из ткани Quantum Stealth

Компания Hyperstealth (Канада) начала выпускать специальную камуфляжную ткань Quantum Stealth. Этот особый материал невидим для человеческого глаза, так как имеет свойство обводить световые лучи вокруг объекта, на которого надет плащ-невидимка из него. Более того, живой объект становится невидим для тепловизоров и приборов ночного видения. Также он не отбрасывает тени.

Считаете, что такое невозможно? Кто знает. Ведь эти разработки не попали в широкое производство. Плащ-невидимка предназначен исключительно для американских, а также британских и канадских военных, поэтому купить его нельзя.

Плащ-невидимка для морских пехотинцев

По другому принципу работает плащ-невидимка, который создали для военных морских пехотинцев ученые университета Дьюка. В основе ткани этих изделий содержится белок рефлектин, который присутствует у морских обитателей – кальмаров, осьминогов. Именно он позволяет этим существам маскироваться. Рефлектин умеет подстраиваться под лучи света разной длины и преломлять их особым образом, делая объект невидимым.

Где купить плащ-невидимку?

К сожалению, купить плащ-невидимку пока что нельзя нигде. Разве что детскую игрушку Wizarding World Harry Potter. Это реплика мантии-невидимки из Гарри Потера. Она пошита из серебристой ткани. Но, увы, делает невидимым человека лишь для фото- или видеосъемки через специальное приложение. К тому же, цена такого плаща-невидимки в обычных магазинах довольно высока. Дешевле можно купить мантию-невидимку в китайском магазине Алиэкспресс.

Но, не стоит терять надежды. Все секреты когда-нибудь раскрываются. Возможно, и эта технология вскоре станет доступной для широкого производства, и вы сможете купить костюм-невидимку в ближайшем магазине для охотников и рыболовов.

Источник

Найден способ сделать объект невидимым с помощью манипуляций светом

Невидимость — как и путешествие во времени, телепортация, левитация и сверхскорость — является предметом обсуждения научной фантастики с самого ее появления. Среди самых известных примеров — та невидимость, которую использовали ромуланцы в «Звездном пути», Гарри Поттер с помощью плаща и Фродо, чтобы пробраться в Мордор. Сотни, если не тысячи упоминаний невидимости встречаются в книгах и фильмах. На протяжении многих лет ученые придумывали интересные способы, чтобы скрыть объекты из поля зрения, только вот процесс в этих случаях был куда сложнее, чем демонстрирует научная фантастика.

Прежде чем мы сможем поговорить о, так сказать, научном плаще-невидимке, нам нужно понять отношение между светом и физическими объектами. Верьте или нет, но это отношение довольно простое. Когда мы смотрим на что-нибудь — будь это яблоко или машина — то, что мы видим, сводится к длине волны света, который отражает и поглощает объект.

В случае с Солнцем, скажем, его белый цвет связан с тем, что он поглощает все длины волн света. Тем не менее, с места в карьер, большинство людей скажет, что Солнце на самом деле желтое (но это уже совсем другое). Учитывая это, было бы нелишним спросить, можно ли сделать так, чтобы скрыть истинный цвет объекта или вообще сделать его невидимым?

Ответ куда интересней, чем кажется на первый взгляд: можно. Недавно французские ученые объявили, что нашли способ манипулировать светом таким образом, что крошечный непрозрачный объект будет совершенно прозрачным для человеческого глаза. Хотя звучит просто, на самом деле все намного сложнее.

Как это работает?

Методика, которую используют ученые, основана на квантовых эффектах. Такие вещи, как рэлеевское рассеяние, научили нас, что частицы света живут бурной жизнью, то и дело сталкиваясь с этим и тем по пути через пространство-время. Когда они вступают в контакт с молекулами и другими частицами материи, их составные части, то есть фотоны, отскакивают в разных направлениях под странными углами. Другие сложности возникают, когда мы добавляем дополнительные взаимодействующие атомы или молекулы в уравнение. В такой среде они называются квантовыми излучателями, и они чрезвычайно важны для многообещающей области квантовых технологий.

Когда один источник света вступает в контакт с другим излучателем, свет отскакивает и демонстрирует изменения в электромагнитном поле, приводящие к рассеянию фотонов, генерирующих еще более сложные волновые паттерны. Еще нужно не забыть о диполях — или квантовых излучателях с положительной и отрицательной стороной. Эта особенность, которая является результатом того, что излучатель обладает неравномерно распределенными электронами, может иметь серьезное влияние на электромагнитное поле. Электромагнитное поле каждого излучателя имеет важное значение.

Читайте также:  Бархатные платья 2021 для полных женщин

В конечном счете все это часто порождает то, что называется диполь-дипольными взаимодействиями: комбинацией вещей, которые интенсивно рассеивают свет. И, как показали исследования, этот эффект можно использовать с целью манипулирования отражением света от поверхности.

Квантовый излучатель (представлен в виде голубого диска) взаимодействует с электромагнитным полем. Физики использовали диполь-дипольные взаимодействия в таких квантовых излучателях, чтобы сделать непрозрачные объекты прозрачными.

Более конкретно, ученые используют новую технику под названием DIET (диполь-индуцированная электромагнитная прозрачность), чтобы предотвратить отскакивание света от поверхности и отражение определенной длины волны, что по сути делает объект прозрачным в видимом диапазоне.

«Важность нашей работы заключается в открытии того, что очень субтильное явление (DIET) может быть использовано для управления распространением света в оптически активных средах, — рассказал соавтор работы Эрик Харрон, профессор Парижского университете в Орсэ, Франция. — Мы показали, как рассеивается свет в нанометрической системе, и этим эффектом можно управлять, чтобы сделать непрозрачный объект прозрачным на любой заданной частоте».

К чему это приведет?

Вся соль работы в том, что ученым нужно повторить свой успех на примере объекта большего, чем два атома в поперечнике (для справки, это чрезвычайно мало, если сравнивать с макромасштабами того мира, в котором мы живем). Тем не менее они уверены, что не только смогут проделать это с крупными объектами, но и обмануть наши глаза, не только сделав объект невидимым, но и окрасив его в другой цвет вообще.

Их работа также проливает свет (буквально) на способы, которыми мы можем сильно замедлить свет или вообще заморозить его. В первом случае это делается путем изменения траектории фотонов за счет взаимодействия частиц со средой. Преимущества такого прорыва слишком многочисленны, чтобы их перечислять, но безусловно — впереди предстоит еще много работы.

«В настоящее время наша цель состоит в том, чтобы перенести DIET на многоуровневую атомарную или молекулярную систему, — говорит Харрон. — Каждый излучатель будет вести себя как ряд осциллирующих диполей, таким образом открывая ряд окон прозрачности, что позволит нам вести более гибкую стратегию [манипуляций]».

Также ученые изучают методы замедления света на основе своих наработок.

Источник

Технологии невидимости: 5 изобретений, которые позволят нам скрыться

Наталия Киеня

Невидимость веками была третьей мечтой человечества после полетов и способности видеть то, что далеко. Сегодня для первого есть самолеты, а для второго — телевидение и интернет. Какие технологии позволят нам научиться исчезать по собственному желанию в будущем? Кожа кальмара, отсутствующий небоскреб и —Т&P изучили разработки современных ученых, чтобы ответить на этот вопрос.

Прежде всего, плохая новость: сделать живое тело невидимым с помощью эликсира пока не представляется возможным. Английский писатель и публицист Герберт Уэллс в своем романе «Человеке-невидимка», написанном в 1897 году, объяснял: «Тела либо поглощают свет, либо отражают, либо преломляют его, или все вместе. Если тело не отражает, не преломляет и не поглощает света, то оно не может быть видимо само по себе. Если вы положите кусок обыкновенного стекла в воду или, еще лучше, в жидкость, более плотную, чем вода, то вы стекла почти совсем не увидите, потому что свет, переходя из воды в стекло, преломляется и отражается очень слабо, и вообще не подвергается почти никакому воздействию». Иными словами, чтобы сделать тело невидимым, нужно уменьшить коэффициент преломления его тканей (кожи, мышц, внутренних органов и костей) до коэффициента преломления воздуха. Ни физика, ни физиология сегодня не позволяют нам этого сделать: невидимые глаза не смогут улавливать свет, а для изменения оптических свойств тканей нужно так перекроить обмен веществ, что станет не понятно, как жить с этим. Идея шапки-невидимки тоже выглядит сомнительно: она должна временно менять оптические свойства не только живых тканей, но и одежды и обуви, — предметов, сделанных из совсем других материалов, часто смешанных и синтетических.

Как устроен плащ-невидимка

Плащ-невидимка работает совсем не так, как шапка или эликсир: не меняя свойств предмета, он может направить лучи света в обход и заставить стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть: это метаматериалы с отрицательным углом преломления, который заставляет лучи света огибать объект и делает его невидимым глазу.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал физик Имперского колледжа в Лондоне, сэр Джон Пендри. В середине 90-х он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счет их расположения. Ученый исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь нее. Он предложил использовать материалы, в состав которых входит металл (проводник электричества) и диэлектрик. Тем не менее, когда в 2006 году дошло до опытов, выяснилось, что метаматериалы Пендри делают предметы невидимыми только в инфракрасном диапазоне. Тогда профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили отказаться от металла и использовать только диаэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного.

Читайте также:  Жилетки как пиджак розовые

Чтобы сделать плащ-невидимку, такие кристаллы начали исследовать физики из Бирмингема. Вскоре им удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Когда все кристаллы оказались на подложке, в них проделали отверстия нанометрового диаметра. В результате получилось гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне. Именно такую технологию, возможно, использовали канадские создатели военных «исчезающих плащей», которые пока держат состав своего материала в секрете.

Quantum Stealth: материал-обманщик

Канадская компания Hyperstealth специализируется на камуфляже и выпускает ткань Quantum Stealth. Этот мягкий материал обводит свет вокруг объекта и позволяет сделать его невидимым для глаз, приборов ночного видения и тепловизоров, а также скрывает тень. Материал работает без камер, батарей, ламп и зеркал, мало весит и, по словам разработчиков, стоит недорого. Тем не менее, купить его пока нельзя, ведь изначально эта ткань была предназначена для канадской, американской и британской армии. Военные и представители групп быстрого реагирования начали тестировать Quantum Stealth в 2012 году. В апреле 2014 года Hyperstealth объявила о запуске коммерческого варианта своего плаща-невидимки: Hyperstealth INVISIB. Его свойства будут не такими удивительными, как у армейского аналога, однако исчезновений все равно можно будет добиться. Сейчас компания оформляет права интеллектуальной собственности на массовую версию разработки. Уже следующем году она, возможно, попадет на рынок.

Углеродные нанотрубки: эффект миража

Ученые из Университета Техаса в Далласе разработали технологию использования углеродных нанотрубок, которая позволяет «стирать» объекты. В ее основе лежит эффект миража, или фототермическое преломление. Чтобы заставить предмет «исчезнуть», специалисты используют цилиндрические молекулы углерода с высокой теплопроводимостью. Включая и выключая подачу тока, ученые нагревают и остужают материал, вынуждая предмет за ним появляться и пропадать. Основная проблема техасского изобретения, тем не менее, заключается в том, что для его работы скрываемый объект непременно должен находиться в контейнере с водой.

Исчезающий небоскреб: глаза наоборот

Американское архитектурное бюро GDS строит в Сеуле невидимый небоскреб Infinity. В высоту это здание будет достигать 450 м. Для строительства его создатели используют бетон и стекло, а невидимости планируют добиться за счет использования оптических видеокамер и дисплеев на фасаде. Камеры будут снимать то, что находится позади небоскреба, и транслировать изображение на его стены. Это создаст впечатление, что вы смотрите сквозь здание, а то и вовсе не видите его. Чтобы дисплеи смогли точнее отображать пейзаж, у Infinity будет три вертикальные секции, каждая с шестью сторонами. Правда, по углам, на стыке дисплеев, небоскреб все равно будет выглядеть заметным. До тех пор, пока мы не изобретем мягкие дисплеи достаточной прочности, устранить эту проблему не получится.

Белок рефлектин: кожа кальмара

Способность каракатиц, кальмаров и осьминогов становиться невидимыми в воде позволила ученым из Университета Калифорнии и Университета Дьюка создать «плащ-невидимку» для морских пехотинцев. Они использовали белок под названием рефлектин, способный подстраиваться под свет с разной длиной волны. Специалисты нашли его в тканях кожи кальмара лонгфин (Loligo pealeii), которого изучали по заказу Службы военно-морских исследований США. Они обнаружили, что в его тканях чередуются слои клеток с высоким и низким показателем преломления. Сокращая и увеличивая расстояние между слоями, кальмар «отражает» свет разного диапазона и меняет цвет. Чтобы воспроизвести эту способность, ученые выделили рефлектин из клеток с высоким показателем преломления и поместили слой этого белка на и пленку. Попеременно обрабатывая материал водяным паром и раствором кислоты, они смогли заставить слой белка расширяться и опадать, меняя цвет. Специалисты говорят, что их разработка станет «первым решающим шагом» к созданию исчезающего плаща. Такая самонадеянность понятна: ведь если, повторяя за птицами, мы научились летать, почему бы нам не научиться быть невидимыми, повторяя за кальмаром?

Источник