Главная » Файлы » Техника и Технологии

Создано маскирующее устройство для макроскопических объектов, работающее в видимом диапазоне
14.12.2010, 23:50
Физики из Сингапура и США сконструировали маскирующее устройство для макроскопических объектов, функционирующее в видимом диапазоне. 

Устройство заметно отличается от представленных ранее вариантов, действие которых приходилось изучать под микроскопом: теперь скрываемый объект имеет вполне доступные глазу — миллиметровые — размеры. Кроме того, новое решение, основанное на отработанных технологиях производства и сравнительно дешёвом оптическом материале, кальците, очень привлекательно экономически.

При подготовке эксперимента авторы скрепили два кристалла кальцита оптическим клеем (место соединения показано на рисунке красным пунктиром), получив трапецеидальную конструкцию с вырезом снизу. Для зелёного света с вектором напряжённости магнитного поля, направленным перпендикулярно отмеченной жёлтым пунктиром оптической оси, кальцит даёт показатели преломления n1 = 1,48 и n2 = 1,66 в двух ортогональных направлениях; этим свойством материала и пользуются учёные. Значения n1 и n2 определяют выбор углов α = 66˚, β = 6˚ и γ = 37,5˚. Верхняя, передняя и задняя поверхности маскирующего устройства выкрашены в чёрный цвет, чтобы поглощать рассеянный свет, а левая и правая грани отполированы и пропускают падающее и выходящее излучение. Нижняя поверхность также отполирована и покрыта серебром.

Стальной клин, который нужно сделать незаметным, располагается в вырезе устройства. Длина скрываемого объекта S равна 38, ширина W — 10, а максимальная высота h2 — 2 мм. Клин, разумеется, можно заменить на любой другой предмет меньших размеров.


Маскирующее устройство высотой h1 = 14,5 мм и стальной клин.

В опыте устройство и скрываемый объект находятся на зеркальной поверхности, а всю эту систему помещают в стеклянную ёмкость, заполненную бесцветной прозрачной жидкостью с показателем преломления n = 1,53. Это значение, измеренное на длине волны в 598,3 нм, располагается между n1 и n2; если такое соотношение не будет выдерживаться, устройство начнёт работать некорректно. 

Пластиковая пластинка с прорезями, образующими аббревиатуру MIT (МТИ, Массачусетский технологический институт, в котором работают авторы), фиксируется на стенке ёмкости. Место крепления пластинки выбирается с таким расчётом, чтобы лазерное излучение, проходя сквозь буквы «I» и «T», отражалось прямо от зеркальной поверхности, а излучение, на пути которого встаёт буква «М», падало на устройство и скрытый под ним клин. Если всё проходит удачно, ПЗС-камера даёт чёткое изображение аббревиатуры, а у наблюдателя создаётся иллюзия того, что на зеркальной поверхности ничего нет.

Эффективность разработки была продемонстрирована на примере излучения с длиной волны 561 нм, что соответствует зелёному цвету. Сначала учёные провели эксперимент без использования маскирующего устройства, получив прогнозируемый результат: буквы «М» на изображении не было (на рисунках этот случай обозначен буквой b), поскольку при отражении от поверхности клина излучение выходило за пределы рабочей области ПЗС-камеры. При падении излучения на ровную поверхность, закрывавшую собой клин, буква «М» появлялась, но, как и следовало ожидать, сдвигалась относительно «I» и «T» (вариант c). Маскирующее устройство устраняло этот дефект, и камера регистрировала все три буквы, расположенные на одной линии (d).

В отдельной серии опытов устройство проверялось на длинах волн в 488 нм (голубой цвет) и 650 нм (красный цвет). Получить иллюзию такого же высокого качества здесь помешали хроматические аберрации, вызвавшие смещение буквы «М» на 450 и 400 мкм. Заметить это при общей высоте букв в 4,5 мм довольно тяжело, но возможно.

Такой способ маскировки, конечно, не подходит для практического применения, но учёные считают ценной саму идею устройства. В будущем они надеются перевести его в «трёхмерный» режим работы.


 Схема эксперимента и регистрируемые камерой изображения. Угол θ равнялся 18˚.


 Ход лучей в эксперименте. Слева сверху для примера показано падение излучения на зеркальную поверхность, а буквами b, c и d обозначены те же случаи, что и на рисунке выше.
Категория: Техника и Технологии | Добавил: exxxxxcel
Просмотров: 649 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]