這看起來像是純粹的幻想,但是哈利·波特類型的隱形衣距離現(xiàn)實更近一步了!目前,加拿大科學(xué)家最新研制一種隱形裝置,能夠首次實現(xiàn)物體“完全消失”,即使在自然光線環(huán)境下。
在此之前,類似哈利·波特隱形衣的隱身裝置相繼以失敗告終,因為它們無法在所有光線波長范圍內(nèi)工作。最新研制的“光譜隱身設(shè)備”與眾不同,因為它通過消除光波穿過物體時的殘留痕跡而實現(xiàn)。
當(dāng)光線照射在物體上,某些顏色的能量會被光纖層轉(zhuǎn)移,最終,抵達(dá)觀察者視線的光波幾乎與另一側(cè)的光線完全相同,從而導(dǎo)致物體在白天“消失隱形”。
研究人員聲稱,除了能夠讓人們隱身之外,這一創(chuàng)新技術(shù)將為防雷達(dá)探測飛行器和防黑客網(wǎng)絡(luò)電纜奠定基礎(chǔ)。長期以來,人們對隱形技術(shù)倍加青睞,從赫伯特·喬治·威爾斯(HG Wells)創(chuàng)作的科幻小說《隱形人》,到經(jīng)典之作《星際迷航》,物理學(xué)家在現(xiàn)實生活中也試圖將科幻情節(jié)轉(zhuǎn)變成為現(xiàn)實。
目前,加拿大科學(xué)家使用的是超材料(metamaterials),它可以彎曲物體周圍的光線,這種技術(shù)能夠應(yīng)對一系列不同頻率,例如:光線的不同顏色。同時,該技術(shù)還能扭曲光波,從而使人們認(rèn)為研究結(jié)果難以置信。
來自加拿大國家科學(xué)研究所的研究人員試圖解決這個問題。人們?nèi)粘I钪薪佑|到的光線,從紅色至藍(lán)色,涉及到一個較大的波長范圍,所有可見物體都會反射小部分波長,這主要取決于它們呈現(xiàn)的顏色。
最新研制的“光譜隱身裝置”通過選擇性轉(zhuǎn)移光譜中某些顏色的能量至其它顏色,匹配物體反射掩蓋的色彩,該裝置可以物體處于隱形之中。舉例說明,如果這個物體是綠色的,它將轉(zhuǎn)換任何綠色光線波長至藍(lán)色光線波長,從而掩蓋綠色物體的存在。
一旦光線穿過該物體,隱形裝置之后恢復(fù)光線,使其返回最初狀態(tài),因此這種干擾變化并未被探測到。從事這項研究工作的何塞·阿扎那(Jose Azana)教授說:“我們的研究工作代表了隱形衣探索之路的重大突破!我們的目標(biāo)是通過傳播照明光波穿過物體而未探測到變形扭曲,使觀察物體在現(xiàn)實寬波段照明下完全隱形,就像物體和隱形衣并不存在一樣。當(dāng)你觀察一個物體,你事實上看到的是該物體改變與其交互光波能量的方式。”
多數(shù)隱形衣的實現(xiàn)方法涉及到改變光線路徑,因此光波在物體周圍傳播,而不是穿過物體。其它一種方法叫做“臨時隱身”,篡改光線擴散速度,從而使目標(biāo)對象暫時隱藏起來,它在規(guī)定的時間內(nèi)將穿過光束。
在以上方法中,不同顏色入射光線必須沿著不同的路徑穿過隱形裝置,從而花費大量時間到達(dá)它們的目的地。光線波長輪廓的改變可由觀測人員明顯觀測到,有時其改變狀況并不符合之前的預(yù)想。
并未參與這項研究的科學(xué)家路易斯·羅梅羅·科爾特斯(Luis Romero Cortes)強調(diào)稱,傳統(tǒng)隱身方案依賴于改變被隱形物體周圍照明的傳播路徑,通過這種方式,不同顏色需要不同時間來穿過這種隱形裝置,導(dǎo)致早期探測結(jié)果扭曲失真,并暴露了隱形裝置的存在。當(dāng)前加拿大科學(xué)家阿扎那提出最新解決方案通過允許光波穿過目標(biāo)物體,而不是圍繞目標(biāo)物體,從而有效避免了這些問題,同時避免了光波和對象目標(biāo)物體之間發(fā)生的任何交互作用。
研究小組在光線照射一個光學(xué)濾光器之后對其進(jìn)行隱形,從而證實了這個概念,光學(xué)濾光器是一種有選擇性地傳輸不同波長的光學(xué)裝置。該隱形裝置是由叫做色散光纖(Dispersive optical fibre)和時間相位調(diào)制器構(gòu)成,將它們放置在濾光器的前面和后面。
色散光纖將迫使一束光線(實際上是光波)以不同速度傳播,過程中將其分解成不色的顏色,就像棱鏡效果一樣。時間相位調(diào)制器修改光線的光學(xué)頻率,依據(jù)光波何時穿過該裝置,允許它改變一種顏色至另一種顏色。
這種光譜隱形裝置可以將光波轉(zhuǎn)換為不同頻率范圍,之后被光學(xué)濾光器吸收,當(dāng)光波從濾光器另一側(cè)溢出時,能夠完全逆轉(zhuǎn)這個過程。
這看上去好像激光脈沖轟擊在一個不吸收光線的介質(zhì),也就是說,光線似乎能在沒有任何干擾的情況下穿過物體。該裝置還可以在隱形效果之外的領(lǐng)域找到相關(guān)應(yīng)用。例如:有選擇地消除或者恢復(fù)寬頻帶波中的顏色,允許更多的電信數(shù)據(jù)傳輸,從而減少信息擁擠阻塞現(xiàn)象。同時,它也可以用于防止竊聽者通過探查無寬頻光線的纖維光學(xué)網(wǎng)絡(luò),收集重要信息數(shù)據(jù)。目前,這項研究的完整報告內(nèi)容發(fā)表在近期出版的《光學(xué)設(shè)計雜志(Optica)》上。
(新媒體責(zé)編:wb001)
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