Иллюзионная оптика - Illusion optics - Wikipedia

Иллюзионная оптика является электромагнитная теория который может изменить оптический вид объекта, чтобы он был точно таким же, как у другого виртуального объекта, то есть иллюзия, например, превращение яблока в банан. Невидимость - это частный случай оптики иллюзий, превращающей объекты в иллюзии свободного пространства. Концепция и численное доказательство оптики иллюзий были предложены в 2009 г. на основе трансформационная оптика в области метаматериалы.[1] Это научное опровержение идиомы «Видеть - значит верить».[2]

Оптика иллюзий доказывает, что оптические отклики или свойства пространства, содержащего любые объекты, могут быть изменены так, чтобы они были точно такими же, как у виртуального пространства, но содержащего произвольные виртуальные объекты (иллюзии), с помощью устройства пассивной оптики иллюзий, состоящего из материалов или метаматериалов с определенными параметрами и форма. Например, было численно показано, что диэлектрическая ложка демонстрирует рассеивающие свойства металлической чашки с использованием устройства иллюзионной оптики в оригинальной статье.[1] Такие эффекты иллюзии не зависят от направления и формы падающих волн. Однако из-за ограничения дисперсии определенных параметров материала функциональность иллюзионного оптического устройства работает только в узком диапазоне частот.

Разница с оптическими иллюзиями

В отличие от оптических иллюзий, которые используют неверную интерпретацию человеческий мозг Чтобы создать иллюзорное восприятие, отличное от физического измерения, иллюзионная оптика изменяет оптический отклик или свойства объектов. Иллюзионные оптические устройства делают эти изменения реальностью. Хотя оба эти термина относятся к иллюзии, Иллюзионная оптика справляется с преломление и отражение из свет, тогда как оптические иллюзии в основном трюки разума.

История

Иллюзионная оптика была зафиксирована в 1968 году, когда советский физик Виктор Веселаго обнаружил, что он может заставлять объекты появляться в разных областях за счет отрицательно преломляющей плоской плиты.[2] Когда свет преломляется отрицательно, свет направляется в направлении, в котором он вошел, и отклоняется от линии преломления. Нормальное преломление возникает, когда свет проходит через линию преломления. Веселаго использовал эту теорию, чтобы превратить пластину в линзу, которую он зафиксировал в своих экспериментах. Он обнаружил, что в отличие от обычных линз, разрешение объектов не зависит от пределов длин волн, проходящих через линзу. Работа Веселаго стала более заметной в последние годы благодаря развитию метаматериалов, которые представляют собой материалы, которые обладают особыми внутренними физическими свойствами и обладают способностью отрицательно преломлять свет.

Устройства

Иллюзионное устройство - это то, как работает иллюзионная оптика - без устройства невозможно определить, как свет преломляется и отклоняется. На основе исследования круглых объектов с иллюзорными оптическими свойствами (т. Е. отрицательная рефракция индексы) есть три основы иллюзорного устройства: плащ-невидимка, реальный объект и иллюзионный объект.[3]Плащ-невидимка - это среда, на которой преломляются световые волны. Плащ-невидимка позволяет не заметить объект, пока он находится в зоне действия плаща. Другими словами, зритель не видит реального объекта. В оптике иллюзий устройства не ограничиваются только плащами-невидимками. Например, в экспериментах Веселаго линза использовалась для отвода глаз от реального объекта и направления их на объект-иллюзию. Настоящий объект относится к любому объекту, от которого преломляется. В этом случае, когда реальный объект находится под плащом-невидимкой, световые волны направляются вокруг него, поэтому зритель видит только сквозь плащ. В экспериментах Веселаго реальный объект преломляется, поэтому зритель видит его в зеркальном отражении. Иллюзионный объект - это то, как световые волны сходятся вместе и производят то, что зритель считает «нормальным». Плащ-невидимка преломляет отраженный фоновый свет вокруг объекта и направляет его на зрителя. Зритель воспринимает только фон. В экспериментах Веселаго объект-иллюзия отображается, но представляет собой только изображение, а не реальный объект.

Метаматериалы

Искусственный метаматериалы важны для создания иллюзионных оптических устройств. Свойства этих материалов позволяют ему гнуться световые волны отрицательно, чтобы иметь отрицательную диэлектрическую проницаемость и отрицательную проницаемость.[4] Есть две части метаматериалы которые обладают разными свойствами: вспомогательной средой и восстанавливающей средой. Дополнительная среда - это среда иллюзий, используемая для рассеивания длины волн от объекта, который преломляется. Восстанавливающая среда фокусируется волны и направляет вместе рассеянные волны.Трансформационная оптика важен для создания метаматериалов. Межмолекулярная геометрия, используемая в этой области, имеет решающее значение для создания свойств материала.

Рекомендации

  1. ^ а б Lai, Y .; Ng, J .; Chen, H. Y .; Han, D. Z .; Xiao, J. J .; Zhang, Z. Q .; Чан, К. Т. (2009). «Иллюзионная оптика: оптическое преобразование одного объекта в другой». Письма о физическом контроле 102 (25): 253902. arXiv:0905.1484. Дои:10.1103 / PhysRevLett.102.253902.
  2. ^ а б Пендри, Дж. (2009). «Оптика: весь дым и метаматериалы». Природа 460: 579. Дои:10.1038 / 460579a.
  3. ^ Кожокару, Э. (2010). Иллюзионные устройства с внутренними или внешними круглыми объектами, созданные методом преобразования координат. Журнал электромагнитных волн и приложений, 24 (16), 2309-2317. Дои:10.1163/156939310793699091
  4. ^ Вэй Сян, Дж., Хуэй Фэн, М., Цян, К., и Ти Цзюнь, К. (2010). Иллюзионные медиа: создание виртуальных объектов с использованием реализуемых метаматериалов. Письма по прикладной физике, 96 (12), 121910. Дои:10.1063/1.3371716