Фото шапка невидимка: Шапка-невидимка: фото и видео | Tesera

Шапка-невидимка в реальном мире: удивительные материалы будущего

Виктор Георгиевич Веселаго длительное время занимался экспериментальными исследованиями магнитных веществ и сильных магнитных полей. Но в мировом научном сообществе он стал знаменит в одночасье благодаря одной небольшой, чисто теоретической статье по электродинамике, опубликованной в далеком 1967 году. Он предсказал существование материалов, из которых можно сделать шапку-невидимку.

Дмитрий Мамонтов

В начале 2001 года дома у Виктора Веселаго, завлабораторией магнитных материалов отдела сильных магнитных полей Института общей физики РАН (ИОФАН) им. А.М. Прохорова, раздался звонок телефона. «Профессор, — сказал по-английски голос в трубке. — Вас беспокоят из журнала New Scientist. Мы бы хотели получить ваш комментарий по поводу экспериментов американских ученых Смита и Шульца, описанных в только что вышедшем журнале Science. Кажется, им удалось создать материал, который вы теоретически предсказали более тридцати лет назад».

Упражнение для ума

После окончания школы, где он всерьез увлекся радиотехникой, Веселаго поступил на только что созданный физико-технический факультет МГУ (позднее ставший самостоятельным вузом — МФТИ). Диплом он защитил в ФИАН под руководством А.М. Прохорова (будущего лауреата Нобелевской премии 1964 года по физике), а затем продолжил работу в институте уже как научный сотрудник.

В 1960-х годах он заинтересовался магнитными полупроводниками — материалами, которые проявляют свойства как ферромагнетиков, так и полупроводников (их проводимость меняется при изменении магнитного поля). «Есть такой электровакуумный прибор — лампа бегущей волны, он используется в качестве усилителя СВЧ-сигналов, — объясняет профессор Веселаго. — Усиление здесь происходит за счет взаимодействия электронов с электромагнитной волной. Я подумал, что можно было бы попробовать создать такой прибор в твердотельном варианте, а для этого нужен был материал, сильно замедлявший скорость распространения электромагнитной волны, то есть с очень высоким показателем преломления. Показатель преломления (n) определяется как квадратный корень из произведения диэлектрической проницаемости (ε) и магнитной проницаемости (µ). Идея с магнитным полупроводником не оправдала себя (нужный режим работы подобрать не удалось), но заставила меня внимательно рассмотреть вещества с различными ε и µ, и положительными, и отрицательными. Вещества с обеими положительными величинами — это хорошо известные обычные диэлектрики. С положительным ε и отрицательным µ — ферромагнетики. С отрицательным ε и положительным µ — плазма. А вот веществ с отрицательными ε и µ тогда известно не было. Листок с формулой показателя преломления лежал у меня на столе, я смотрел на него и вдруг подумал: но ведь в таком случае и сам показатель преломления может быть отрицательным. И не только с точки зрения математики!».

Против здравого смысла

Такой вывод был крайне необычным, поскольку во всех учебниках подразумевалось, что показатель преломления любой среды — это всегда положительная величина. Своими соображениями, которые показались ему очень важными, Виктор поделился с коллегами. Но ученые, загруженные работой, восприняли его выводы как «разминку для ума», абстракцию, которая не имела никакого физического смысла. И тогда Веселаго написал небольшую статью «Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и µ», где показал, что наличие таких веществ не противоречит никаким законам физики, и описал их необычные свойства. Материалы с отрицательным коэффициентом преломления в статье были названы «левыми», а обычные, с положительным, — «правыми» (по ориентации векторов, характеризующих электромагнитную волну). «На самом деле мне не первому пришла в голову эта идея, — говорит профессор Веселаго. — Об этом рассуждал еще академик С.Л. Мандельштам, но исключительно в математическом плане. Рассматривал их и Д.В. Сивухин, но в свой знаменитый учебник он эти соображения не включил».

В журнале «Успехи физических наук» (УФН) статью тоже восприняли как гипотетические рассуждения, но тем не менее опубликовали. «Я представил свой доклад на международной конференции в Москве, — вспоминает Виктор Георгиевич, — и получил приглашение выступить по этой теме на нескольких других конференциях — в Италии, Франции и США. После моих докладов на этих конференциях темой заинтересовались, и я подготовил еще одну статью в сборник. Но высокое начальство ФИАН, узнав об этом, настойчиво порекомендовало мне не заниматься всякой ерундой и не отвлекаться от основной работы в отделе сильных магнитных полей, где мы создавали большую экспериментальную установку «Соленоид». В итоге эта тематика была почти забыта на долгие три десятилетия».

От теории к эксперименту

Статья «Экспериментальное подтверждение отрицательного показателя преломления» Дэвида Смита, Шелдона Шульца и Ричарда Шелби, исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего, вышла в 2001 году в авторитетном журнале Science и произвела в научном сообществе эффект разорвавшейся бомбы. В статье исследователи показали, как, используя проводящие дорожки и незамкнутые катушки-резонаторы для управления электрическими и магнитными свойствами среды, можно сконструировать композиционный материал с отрицательным показателем преломления для длины волны около 3 см.  Такие составные материалы, свойства которых определяются не их химическим составом, а структурой, называют метаматериалами. А поскольку экспериментаторы уже во втором абзаце статьи ссылались на ту самую статью 1967 года, это окончательно закрепило приоритет изобретения таких материалов за Виктором Веселаго. Интерес к теме был настолько высок, что эта статья стала самой цитируемой за всю историю журнала УФН, который издается с 1918 года.

А в 2006 году один из авторов первой статьи, Дэвид Смит, к тому времени перешедший в Университет Дюка, вместе со своим коллегой по университету Дэвидом Шуригом и физиком Джоном Пендри из Имперского колледжа в Лондоне, опубликовали в Science статью «Управление электромагнитными полями». В ней они показали кольцевую конструкцию из метаматериала с отрицательным показателем преломления, которая заставляет электромагнитные волны огибать предмет, находящийся в центре. А это не что иное, как шапка-невидимка в самом буквальном смысле этого слова. Правда, пока для сантиметрового диапазона, но ведь это только начало.

Свет, радио, звук, прибой

Технология метаматериалов с отрицательным показателем преломления сейчас очень активно развивается. И не только потому, что это интересная наука, но и потому, что результаты в данной сфере могут привести к интересным решениям в прикладных областях. «Публика ждет шапку-невидимку, военные — идеальный камуфляж и невидимую радаром технику, — говорит Виктор Веселаго. — Но я не думаю, что в ближайшее время стоит ожидать чего-то подобного. Зато уже есть ряд очень интересных разработок в области материалов с отрицательным показателем преломления не для электромагнитных, а для сейсмических волн. Достаточно построить такую структуру вокруг здания, и волны, порожденные землетрясением, будут огибать его. А ученые из Института Френеля в Марселе и Ливерпульского университета уже несколько лет разрабатывают метаматериалы такого типа, способные защитить прибрежные сооружения от разрушительных приливных, штормовых волн и цунами. И конечно, моя мечта — это материалы с отрицательным показателем преломления для оптического диапазона, которые сделают реальностью суперлинзы для оптических приборов со сверхвысоким разрешением».

первые экспериментальные результаты — ФПФЭ

Изготовлено устройство, которое работает как миниатюрная шапка-невидимка в
оптическом диапазоне — правда, пока только на одной длине волны и лишь для
«плоского света», да и сама «шапка» остается полупрозрачной.

В последние год-два в научных статьях стала активно обсуждаться
возможность создания устройства, которое делало бы предметы невидимыми для
постороннего глаза — то есть «шапки-невидимки» в буквальном
смысле слова. В идеале, такое устройство должно скрывать от постороннего
наблюдателя и себя, и помещенный внутрь объект. Наблюдатель не должен ничего
заметить, с какой бы стороны он ни посмотрел и каким бы светом ни освещал
«шапку». Несмотря на то, что теоретических препятствий для создания такого
устройства не видно (см. подробности в заметке Возможность существования
плаща-невидимки сведена к математической теореме), осуществить это
на практике очень непросто.

Шапка-невидимка должна заставить свет как бы «обтекать» спрятанный предмет,
а такое управление световыми волнами возможно только при очень необычных
электрических и магнитных свойствах среды. Ни у одного
из встречающихся в природе веществ таких свойств нет, и поэтому их
приходится изготавливать искусственно. Такие среды — а точнее, сложные
периодические конструкции, названные метаматериалами — начали
создавать только в конце 1990-х годов. Бурный прогресс в этой
области привел к тому, что год назад ученым удалось-таки
создать плащ-невидимку, правда только для микроволнового излучения, длина
волны которого во много раз больше, чем у видимого света.

Уменьшение длины волны света, для которого «работает» устройство, оказалось
непростым делом. В принципе, уже созданы метаматериалы, работающие в ближнем инфракрасном
диапазоне, но они, к сожалению, слишком сильно поглощают свет и поэтому
совсем не годятся для шапки-невидимки. Избежать этого можно с помощью сложной
«настройки» магнитных свойств метаматериала, но в оптическом диапазоне это
сделать очень трудно. Поэтому несколько месяцев назад Владимир Шалаев и его
коллеги из Университета Пердью в США предложили для начала создать некую «упрощенную версию»
шапки-невидимки, магнитные свойства которой вообще не требовалось
настраивать.

Эта упрощенная шапка-невидимка двумерна, и прозрачна она должна быть не для
настоящего света, а для потока поверхностных плазмонов,
и причем только одной определенной длины волны. Плазмоны — это электромагнитные колебания плюс колебания
электронов на поверхности металла, связанные друг с другом
в единое целое и бегущие вдоль поверхности металла. Поток плазмонов еще
иногда называют двумерным светом — это не совсем свет, но он похож
на него; а при необходимости его можно порождать светом и превращать
в свет той же частоты.

Не прошло и полугода, как эта идея была реализована в эксперименте.
В трехстраничном кратком сообщении Игоря Смолянинова (Igor Smolyaninov) и его коллег из Мэрилендского университета
(Колледж-Парк, США), появившемся на днях в архиве препринтов,
сообщается о создании и успешном испытании устройства размером
в несколько микрон, внутри которого удалось спрятать от «посторонних глаз»
(а точнее, от «плазмонных лучей») маленькое колечко.

На верхней фотографии (см. рис. 1) показано, как выглядит плоская
шапка-невидимка при освещении сверху обычным светом (на врезке —
изображение, полученное в атомно-силовом микроскопе). Она представляет собой структуру
из тонких концентрических колец полиметилметакрилата (это вещество, из которого делают
оргстекло), нанесенных на золотую подложку. Эта структура простирается от
радиуса r₁ до радиуса r₂, а объект, который
требуется спрятать (в данном случае, маленькое широкое колечко), находится
внутри радиуса r₁.

На нижнем фото (рис. 1) показано, как та же система выглядит при
освещении плазмонными лучами, порожденными зеленым светом с длиной волны
532 нм. Направление их движения показано стрелкой — из нижнего
левого угла в правый верхний. Фотография же сделана при взгляде на эту
плоскость сверху через обычный оптический микроскоп, и видны на ней
не плазмонные лучи, а обычное оптическое свечение из тех мест,
где они рассеиваются на препятствиях.

Сама концентрическая структура (то есть шапка-невидимка) на этом
фото заметна хорошо, но то, что в ней спрятано, почти не видно. Это значит,
что плазмонные лучи рассеиваются на шапке, но не рассеиваются
на объекте внутри нее. Более детальное исследование показало, что
плазмонные лучи действительно расходятся, обтекая спрятанный внутри объект,
а потом снова соединяются и идут вперед как ни в чём не бывало (см.
рис. 2).

Если бы мы могли видеть в плазмонных лучах, то, взглянув на эту картину
из правого верхнего угла плоскости, на месте шапки увидели бы лишь
едва заметное прозрачное пятно.

Повторим, что достигнутый результат пока очень далек от идеальной
шапки-невидимки. Во-первых, относительная невидимость достигается только при
освещении светом с определенной длиной волны. Достаточно изменить частоту
световой волны — и невидимость пропадает. Для сравнения на врезке
(рис. 1, нижнее фото) показана та же самая картина, но не
оптимизированная для длины волны 532 нм — на ней внутренний
объект хорошо просматривается, а значит, плазмонные лучи в этом случае
попадают внутрь шапки и освещают спрятанный предмет.

Во-вторых, речь в этой работе идет всё же не о настоящем
свете, а о потоке плазмонов, управлять которыми проще, чем светом.
Именно с точки зрения плазмонов изготовленная концентрическая структура
обладает столь необычными свойствами, что заставляет их как бы обтекать ее
по бокам, не попадая внутрь. Обычный свет на этой «нарезке
из оргстекла» просто рассеивался бы в разные стороны.

Наконец, даже в плазмонных лучах эта шапка всё еще не полностью
прозрачна, а рассеивает на себе часть лучей. Впрочем, совсем недавно
Владимир Шалаев и его коллеги в своем препринте arXiv:0707.3641
объяснили, как можно справиться с этой проблемой.

Тем не менее, даже такая не совсем настоящая шапка-невидимка — очень
важный шаг на пути к оттачиванию оптических технологий, основанных
на метаматериалах. Этот эксперимент доказывает, что и в оптическом
диапазоне можно приготовить такую структуру, которая будет заставлять лучи,
пусть и плазмонные, огибать предмет. Он подтверждает правдоподобность
теоретических выкладок, а значит, внушает оптимизм в дальнейшем
прогрессе в этой области.

Эта статья
Игоря
Иванова  на
«Элементах».

Шляпа-невидимка — Etsy.de

Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных. Пожалуйста, обновите до последней версии.

Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.

Найдите что-нибудь памятное,
присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.

(323 релевантных результата)

Invisible — изображения и стоковые фотографии

изображения

• изображения
• фотографии
• Grafiken
• Vektoren
• Videos

Durchstöbern Sie 27.

615 invisible Stock-Photografie und Bilder. Odersuchen Sie nach скрытый или прозрачный, um noch mehr faszinierende Stock-Bilder zu entdecken.

Sortieren nach:

Am beliebtesten

agentenoder spyagesymbol. инкогнито-вектор-лого-саммлунг. — невидимый сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Agentenoder Spionagesymbol. Инкогнито-Вектор-Лого-Саммлунг.

illustration eines schwarz-weißen unsichtbaren Eleganten mannes, surreales konzept — invisible stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

Illustration eines schwarz-weißen unsichtbaren Eleganten Mannes,… stock-fotos und bilder

Lächelnde Frau, die einen unsichtbaren Zahnausleger hält

Eine lächelnde Frau mit einem unsichtbaren Zahnaligner.

— камуфляж — невидимый фото и изображения

— камуфляж

fröhlicher attraktiver lockiger indischer oder arabischer type, der t-shirt trägt, unsichtbares auto in den handen hält, imaginäres lenkrad, steht auf isoliertem blauem hintergrund, lächelt, schaut in die kamera — invisible stock-fotos 0 und bir lockiger indischer oder arabischer Typ,. ..

Fröhlicher attraktiver lockiger indischer oder arabischer Typ, trägt T-Shirt, halt sich in den Händen und fährt unsichtbares Auto, imaginäres Lenkrad, steht auf isoliertem blue Hintergrund, lächelt, schaut0003 unsichtbare зубоврачебные элайнеры Zahn Klammern ретейнеры Zahnspange — невидимые стоковые фото и фотографии Verstect sich Hinter ein Bild der…

vier stilvolle unsichtbare personen in modernen business-style-outfits and brillen, die vor blauem hintergrund stehen. концепция режима, стиль — невидимые стоковые фотографии и изображения

Vier stilvolle unsichtbare Personen in modern Business-Style-Out

Mitarbeiter. Креативное искусство. Vier stilvolle unsichtbare Personen in modernen Business-Style-Outfits und Brillen stehen vor blauem Hintergrund. Konzept von Mode, Kreativität, Kunst und Werbung.

mann ohne gesicht, ein unpersönlicher mann, schaufensterpuppe. анонимные портреты, абстрактные личности. иллюстрация — невидимые фото и изображения

Mann ohne Gesicht, ein unpersönlicher Mann, Schaufensterpuppe….

unsichtbare mann — invisible stock-fotos und bilder

Unsichtbare Mann

cofused frau mit verschwommenem gesicht — invisible stock-fotos und bilder

cofused Frau mit verschwommenem Gesicht

Porträt eijunner verswirtten verwirrten Sie bewegt ihren Kopf schnell, so dass ihr Gesicht nicht erkennbar ist. Bewegungsunschärfe.

иллюстрации eines surrealen mannes, der im nebel verschwindet, abstraktes konzept — invisible stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

Иллюстрации сюрреалистические Манны, дер им Nebel verschwindet,…

Иллюстрации сюрреалистические манны, der im Nebel verschwindet, abstraktes Konzept

ein mann geht im dichten nebel einen hügel hinauf. Австрия. — невидимые стоковые фотографии и изображения

Ein Mann geht im dichten Nebel einen Hügel hinauf. Австрия.

Ein Transparente mann auf einer bank sitzend und mit blick auf den See. Hinten sie ansicht von. herbst-thema — invisible stock-fotos und bilder

Ein Transparente Mann auf einer Bank sitzend und mit Blick auf…

Ein durchsichtiger Mann sitzt auf einer Bank und schaut auf den See. Рюкканзихт. Неблигер Морген. Thema herbst

Elefanten — невидимый запасной Fotos und Bilder

Elefanten

с Eine Elefanten Aus Dünnen Gelben Schichten

Schuhe Mit Schatten, Ohne Menschliche — Invisible Stock -fotos und Bilder

SchaTten Schathe Menschliche — Ohliseme Menschliche — невидимый флайч. , Weste und Kopfloser Krawatte auf Hellem Hintergrund. kopieren sie den speicherplatz. — невидимые фото и изображения

Geschäftsmann in weißem Hemd, Weste und kopfloser Krawatte auf…

Geschäftsmann in weißem Hemd, Weste und kopfloser Krawatte auf hellem Hintergrund. Leerzeichen kopieren

nicht erkennbarepatientin mit unsichtbaren zahnspangen oder тренер, панорама — невидимые фото и фотографии

nicht erkennbare Patientin mit unsichtbaren Zahnspangen oder…

Banner for invisaligne Kieferorthopädie, modernes Zahnmediz. Unkenntliche блондинка Frau mit gesunden weißen Zähnen, die unsichtbare Zahnspangen hält, während sie am Zahnarztstuhl sitzt, Nahaufnahmeporträt, Kopierraum

unsichtbare oder anonym mann auf Laptop — invisible stock-fotos und bilder

Unsichtbare oder anonym Mann auf Laptop

женщина держит руку с неустановленным выравнивателем для корректировки zahnärztliche. мобильный kieferorthopädische — невидимый фото и фото

Frau Hand hält ein Gehäuse mit unsichtbaren Aligner für zahnärztli

schönes lächeln und weiße zähne einer jungen frau. — невидимые стоковые фотографии и изображения

Schönes Lächeln und weiße Zähne einer jungen Frau.

инкогнито-символ. серфинг в частном порядке. векториллюстрация. — невидимый сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Инкогнито-Символ. Surfen Sie приват. Векториллюстрация.

Инкогнито-Символ. Surfen Sie приват. Вектордарстелунг. EPS 10.

Invisible Frau — невидимые стоковые фотографии и фотографии

Invisible Frau

силуэт женщины в черном. die figur des mannes verschwindet im rauch. konzept des endes der liebe, ende der liebe, paar trennen, paar in der ferne. — невидимые стоковые фото и фотографии

Силуэты цветов в черном цвете. Die Figur des Mannes…

портрет фон schönen attraktiven zuversichtlich fröhlich fröhlich ebaren bärtigen kerl trägt kariertes hemd hält in den handen fahren unsichtbare auto isoliert über blauen pastellhintergrund — invisible stock-fotos und bilder

Porträt von schönen attraktiven zuversichtlich fröhlich fröhlich…

Porträt eines schönen, attraktiven, selbstbewussten, fröhlichen, fröhlichen, bärtigen Kerls, der ein kariertes Hemd trägt, das in den Händen hält, das unsichtbare Autos isoliert über blauem Pastellhintergrund fährt

auch ohne kopf ist sie stilvoll — invisible stock-fotos und bilder

Auch ohne kopf ist sie stilvoll

eyeline-symbol gesetzt. offene, geschlossene augen, sichtbares unsichtbares konzept, verstecktes passwort, минимальное векторное иллюстрирование anzeigen. einfache gliederungszeichen für web-anwendung ui. 30×30 пикселей идеально. Bearbeitbare striche — невидимый сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Eyeline-Symbol gesetzt. Offene, geschlossene Augen, sichtbares…

Augenlinien-Symbolsatz. Offene, geschlossene Augen, sichtbares unsichtbares Konzept, verstecktes Passwort, минимальный набор векторных иллюстраций. Einfache Umrissschilder für die Benutzeroberfläche der Webanwendung. 30×30 пикселей идеально. Медвежья полоска.

eisberg unter meerwasseroberfläche für unsichtbare шанс krise risiko проблема в инновациях daten digitale technologie informationen — invisible stock-fotos und bilder

Eisberg unter Meerwasseroberfläche für unsichtbare Chance Krise…

Illustration Hintergrund Eisberg-Polygonnetz unter Meerwasseroberfläche für unsichtbare Chance Krisenrisiko Problem in Innovationsdaten digitale Technologie Informationsorganisation Strategiemanagement

wilde tiergiraffe steht drinnen und verschmilzt mit gefleckten hintergrund mit einem muster der haut einer giraffe. креативная концептуальная иллюстрация. 3D-рендеринг. — невидимые стоковые фотографии и изображения

Wilde Tiergiraffe steht drinnen und verschmilzt mit gefleckten…

Уайльд Tiergiraffe, умереть drinnen steht унд мит ​​geflecktem Hintergrund mit einem Muster der Haut einer Giraffe verschmilzt. Креативная концептуальная иллюстрация. 3D-рендеринг

невидимых кластеров. — невидимые фото и изображения

Nvisible Klammern.

Иллюстрация eines magiers, der sich mit einem zaubertrick verstect, surrealeillusionabstraktes konzept — invisible stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

Иллюстрация eines Magiers, der sich mit einem Zaubertrick…

Unsichtbarer Mann Trägt Schwarzen Bowler, сюрреалисты Konzept der Abwesenheit von Identität — невидимый фондовый -фтои и коуз

unsichtbarer mann trägt schwarzen bowler, сюрреализировал konzept der …

nette frau neblice neblel rahler -zahber -zahber -zahber -zahber -Zahber -Zahber -Zahber -Freler -Frau -Freler -Fruler -Frau -Freler -Fr glücklich über zahnärztliche Behandlung

Porträt einer schönen hispanischen Frau, die aussieht glücklich und lächelt, während sie ein paar zahnärztliche Retainer für ihre kieferorthopädische Behandlung hält

nahaufnahme einer kaukasischen frau, die mit alignern auf den zähnen lächelt.