Peleryna-niewidka z wyłącznikiem

Pierwsze peleryny-niewidki pojawiły się około dekadę temu. Od tego czasu teoria stojąca za tymi urządzeniami i technologia wykorzystywana do ich wdrażania rozwinęła się w zapierającym dech w piersiach tempie.

Przyjrzeliśmy się sposobom tworzenia pelerynek optycznych , samodzielnym składaniu peleryny, a nawet zbadaliśmy „peleryny iluzoryczne”, które sprawiają, że jedna rzecz wygląda jak druga .

Dzisiaj Darran Milne i Natalia Korolkova z Uniwersytetu St Andrews w Szkocji zarysowują inny pomysł. Ci faceci opracowali, jak zrobić optyczną pelerynę-niewidkę, którą można włączać i wyłączać.

Umożliwia to proces znany jako przezroczystość indukowana elektromagnetycznie – zjawisko, w którym pewne materiały stają się przezroczyste po uderzeniu przez światło z dwóch starannie dostrojonych laserów.

Działa to w przypadku materiałów z atomami, które mogą istnieć w trzech różnych stanach elektronowych - powiedzmy a, b i najwyższy, c. Pomysł polega na tym, że pierwsza wiązka lasera jest pochłaniana przez materiał, ponieważ wzbudza elektrony ze stanu a do stanu c. Drugi laser jest również absorbowany, ponieważ wzbudza elektrony ze stanu b do stanu c.

Jeśli częstotliwości laserów są blisko siebie, można je dostroić w taki sposób, aby zakłócały destrukcyjnie. A kiedy tak się dzieje, ich zdolność do wzbudzania elektronów zostaje anulowana.

Kiedy tak się dzieje, fotony laserowe nagle przechodzą przez materiał bez przeszkód, czasami z dramatycznie zmniejszoną prędkością (tak przeprowadza się eksperymenty, które zatrzymują światło).

Ten efekt ma wiele zastosowań. Fizycy wykorzystali go ostatnio do stworzenia soczewek indukowanych elektromagnetycznie, w których współczynnik załamania materiału zmienia się w sposób skupiający światło.

Co więcej, inni fizycy pokazali, jak ten sam efekt można wykorzystać do uzyskania ujemnego współczynnika załamania światła.

Ten rodzaj manipulacji współczynnikiem załamania światła jest dokładnie tym, czego potrzebuje peleryna-niewidka, ponieważ musi kierować światło wokół obiektu, sprawiając wrażenie, że go tam nie ma.

Problem polega jednak na tym, że chociaż jest to możliwe w teorii przy przezroczystości indukowanej elektromagnetycznie, ekstremalne zmiany współczynnika załamania światła nie były możliwe w praktyce.

Teraz Milne i Korolkova wymyślili, jak to zrobić. Ich sztuczką jest użycie atomów, które mogą istnieć w pięciu stanach elektronowych zamiast w trzech. Pozwala to na dodatkową kontrolę nad współczynnikiem załamania zwanym sprzężeniem magnetoelektrycznym.

Najważniejsze jest to, że pozwala to zewnętrznemu polu magnetycznemu modulować zmianę współczynnika załamania. Dzięki temu możliwe jest sterowanie światłem poprzez umieszczenie materiału w polu, które zmienia się w wymagany sposób.

Taki materiał powinien być prosty do wykonania przez domieszkowanie kryształu wymaganymi atomami, mówią Milne i Korolkova.

Mimo to nowy materiał będzie miał istotne ograniczenia. Na przykład manipulacja współczynnikiem załamania światła wystarcza tylko dla pewnej specjalnej klasy peleryny-niewidki zwanej peleryną dywanową. Zasłaniają one tylko obiekt na powierzchni, ale nie mogą maskować obiektu w wolnej przestrzeni (przynajmniej jeszcze nie).

Dużą zaletą tej techniki jest znacznie prostsze wykonanie peleryny. Konwencjonalne peleryny muszą być zaprojektowane w nanoskali w sposób, który zagina światło w wymagany sposób.

Natomiast płaszcz indukowany elektromagnetycznie byłby wykonany jak każdy inny materiał domieszkowany i po prostu umieszczony w polu magnetycznym, które jest odpowiednio ukształtowane. Można to oczywiście włączać i wyłączać jednym ruchem przełącznika.

O wiele prostszą technikę przezroczystości indukowanej elektromagnetycznie można wykorzystać do uzyskania częściowego, dywanowego maskowania przy częstotliwościach optycznych w oparach atomowych lub ciałach stałych, mówią Milne i Korolkova, którzy jako teoretycy muszą teraz czekać, aż ktoś będzie miał szansę na zrobienie jednego z nich. tych urządzeń. Praktyczna demonstracja byłaby kolejnym interesującym postępem w technologii maskowania.

Jeszcze nie zobaczyliśmy opłacalnych komercyjnie aplikacji do maskowania, ale przy takim tempie rozwoju nie będziemy musieli długo czekać.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1206.3944 : Maskowanie niewidzialności indukowane elektromagnetycznie

ukryć