Từ hữu hình đến vô hình Phần 1

Tham khảo tài liệu từ hữu hình đến vô hình phần 1, tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Từ hữu hình đến vô hình Phần 1 Từ hữu hình đến vô hình - Phần 1 Sự tàng hình nay đã là hiện thực. Nhưng các nhà khoa học chưa hài lòngvà vẫn đi tìm món chén thánh: một cái áo tàng hình che giấu những vật thể vĩmô nhìn từ mọi góc độ bằng ánh sáng nhìn thấy không phân cực. Wenshan Caivà Vladimir Shalaev trình bày con đường phía trước trong cuộc truy tìm này. Khi chiếc áo tàng hình đầu tiên được tạo ra tại trường Đại học Duke hồi năm2006, chúng tôi đã hăm hở kể với bạn bè, sinh viên, và cả học sinh trung tiểu họcmọi thứ về nó. Rốt cuộc đây chẳng là một trong những giấc mơ tối hậu của thời thơấu thân thương trong mỗi con người chúng ta – chất liệu dệt nên những câuchuyện kể và thần thoại mang đến cuộc sống và sự thành công rực rỡ của khoa họchiện đại đấy hay sao? Cái hữu hình nhất đã trình làng trước những vị khán giáđang trông ngóng là ảnh của một dụng cụ hình tròn. Nhưng chúng ta vướng phảimột số cái khó hiểu. Về sự phản xạ lộn xộn là có thể hiểu được, nhưng bên cạnh đóvẫn có những nhược điểm. Các nhà khoa học chúng tôi cảm thấy hài lòng và hào hứng khi nhìn thấy sựtán xạ triệt tiêu của một sóng điện từ 9 GHz. Nhưng đối với đông đảo mọi người, từ“vi sóng” chẳng gì hơn là một dụng cụ nhà bếp dùng để hâm nóng thức ăn thừa củangày hôm trước, và việc có phát hiện hay không phát hiện một loại sóng không thểcảm nhận như vậy dường như không có gì quan trọng cả. Dẫu sao thì từ tàng hìnhvốn được suy luận ra từ sự nhìn, theo nghĩa đen đúng là có liên quan đến cái nhìnbằng mắt. Đặc biệt, chúng ta tự nhiên hạn chế sự quan tâm của mình với cảm giácnhìn mà mắt người cảm nhận. Mặc dù nhiều loài ong có thể nhìn thấy tia tử ngoạivà một số loài rắn có thể cảm nhận tia hồng ngoại, nhưng mắt trần của chúng ta cóthể nhìn thấy bức xạ chỉ trong một vùng rất hạn chế của phổ điện từ, với đầu tímcủa nó ở bước sóng khoảng 380 nm và đầu đỏ kết thúc ở bước sóng ngắn hơn 780nm. Vì thế, mục tiêu dễ thấy của nghiên cứu tàng hình là làm cho những vật hàngngày biến mất trước cái nhìn chất phác. Điều này có nghĩa là hiệu năng của áo tànghình không nên nhạy với ánh sáng trắng, góc quan sát và nguồn chiếu sáng. Và vìánh sáng có thể biểu hiện một ngưỡng trạng thái phân cực khác nhau, được xácđịnh bởi hướng dao động của điện trường của nó, cho nên một cái áo tàng hình tốtcũng nên độc lập với tính chất này. Chúng ta còn có xu hướng hi vọng rằng áo tànghình có thể che đậy những vật thể vĩ mô lớn hơn 0,1 mm; những vật thể nhỏ hơnkích cỡ này là không thể nhìn thấy đối với mắt trần và việc làm cho chúng khôngthể quan sát thấy trước những thiết bị đặc biệt có lẽ chỉ là niềm đam mê công nghệ.Vậy thì cho đến nay chúng ta đã đạt được những tiến bộ gì hướng tới món chénthánh này và chúng ta phải đối mặt trước những thử thách gì trước khi chúng tahiện thực hóa một cái áo tàng hình lí tưởng? Cơ sở bẻ cong ánh sáng Có một khuynh hướng đang lớn dần sử dụng từ “tàng hình” một cách lạmdụng, vì thế trước hết chúng ta hãy làm sáng tỏ bản chất thiết yếu của một dụng cụtàng hình, và nó khác như thế nào với những kiểu làm cho vô hình khác. Nếu chúngta định nghĩa tàng hình là trạng thái mà một vật ở trong đó thì cái nhìn chânphương của một người quan sát sẽ không trông thấy, thì có rất nhiều phương phápđã được tự nhiên hoặc những kĩ sư thông minh thông qua từ lâu trước làn sóngnghiên cứu trong thời gian gần đây dựa trên phép biến đổi không gian của hệphương trình Maxwell. Thí dụ, nhiều loài động vật có thể tự ngụy trang, vì màu sắchoặc hoa văn trên bề mặt của chúng khiến chúng không khác gì với môi trườngxung quanh chúng. Một cách khác làm cho một vật không thể bị phát hiện ra làchặn thông tin truyền ra từ vật đi tới máy thu – một phương pháp đã được khaithác rộng rãi cho những kĩ thuật do thám đa dạng dùng cho máy bay quân sự. Kĩthuật này thường được triển khai bằng cách sử dụng các bề mặt hấp thụ với hìnhdạng và chất liệu đặc biệt, tất cả đều được dự liệu để làm giảm tiết diện của vậttrước các nguồn radar. Tuy nhiên, phiên bản tối hậu của sự tàng hình là làm chomột vật không phản xạ ánh sáng và không hấp thụ năng lượng. Nghĩa là vật đó phảicó những tính chất tán xạ giống như không gian tự do. Phương pháp tàng hình vừanói này là mục tiêu tối hậu của các dụng cụ tàng hình. Một cách làm cho một vật không phản xạ cũng không hấp thụ ánh sáng là bẻcong ánh sáng đi vòng quanh qua nó. Điều này nghe có vẻ phức tạp, nhưng chúngta có thể quan sát một phiên bản như thế này trong cuộc sống hàng ngày. Nếuchúng ta muốn một cái ống hút dường như bị cong đi vài ba độ, chúng ta có thể đặtnó trong một cốc nước. Cái ống hút một phần ở trong không khí, một phần ở trongnước, và dường như bị cong đi vì chiết suất của hai môi trường là khác nhau, vàtính chất này xác định đường đi của ánh sáng. Với những đường đi phức tạp hơn,các thông số chất liệu cần thiết cho ánh sáng vạch ra một hình dạng nhất địn ...