隐形I : 怎样使物体隐形

2007年11月17日 由 jxj 留言 »



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© Institute of Physics (the “Institute”) and IOP Publishing Limited (“IOPP”) 2006.

实际上这都是旧闻了,只是当初看到这个新闻时,给自己留下了很深刻的印象,一个原因是NIM一直是我很感兴趣的领域,自己也曾经做过一点点这方面的工作,另一个原因就是觉得这个想法太有创意了,把负折射和隐性联系在一起,这个应用点找的太有噱头了,让我想起用撒尿牛丸打乒乓球,枯燥的理论推导和绝妙的实际应用结合的非常完美,这也是我非常佩服John Pendry的原因,他的文章是理论文章,但也没有什么非常玄妙深奥的推导,但总是能够得出一些让人意想不到的答案,像01年关于完美透镜的设想,也成为现在非常流行的一个研究话题。

原文:Physicsworld.com:How to make an object invisible May 26, 2006
© Institute of Physics (the “Institute”) and IOP Publishing Limited (“IOPP”) 2006.
作者:Belle Dume is science writer for PhysicsWeb
翻译:JXJ

哈利.波特的隐身斗篷不再是幻想,来自英国和美国的理论物理学家已经为它指出了一条清晰的道路。通过在物体周围环绕特异材料(metamaterial)–一种具有特殊的电磁性质的复合材料,入射在该物质上的光线会围绕物体产生偏折,然后在物质的正后方(相对于光出射位置)重新沿原路传播。虽然只是理论工作,但是科学家预言微波频段的隐形材料会在五年内实现。

由微细的金属棒和金属环构成的特异材料是一种人工复合材料,是由现在杜克大学(以前在UCSD)的David Smith和他的合作者在2000年首次制作出来的。这种材料的特异之处在于其具有负的折射率,也就是说它可以使光线向与传统介质相反的方向偏折。它的电磁特性也可以通过调节其精细结构来进行控制。 

帝国学院的John Pendry,和Smith以及杜克的同事David Schruig一起,发现特异材料可使光线绕过其内部的一个孔。这就是说任何放置在孔内的物体都会完全隐形,因为光线无法到达它,而是从他周围绕过,这样你只能看到物体后面的东西就仿佛物体隐形一样。Ulf Leonhardt of the University of St Andrews in the UK 的独立研究也得到了同样的结论。

运用麦克斯韦方程对物质内含孔模型的计算表明,要想使光线沿着孔表面偏折,需要合理的设计材料使得光速在远离空的区域较小,而靠近孔时变大。而特异材料正具有这种能力,它可以逐点的设计改变折射率–也就是光速。虽然这些结果只是理论计算,但是科学家认为在实验中实现这种光速的改变是完全可能的。这其实并不困难,因为之前的负折射研究已经使学者们知道如何在微波频段设计实现具有这种性质的特异介质。实际上,学者们甚至认为五年内在微波频段的隐形器件就可以实现,而且这种器件在军事和无线通讯方面会有广阔的应用前景。

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