Từ hữu hình đến vô hình Phần 3

Tham khảo tài liệu từ hữu hình đến vô hình phần 3, 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 3 Từ hữu hình đến vô hình - Phần 3 Sự tàng hình nay đã là hiện thực. Nhưng các nhà khoa học chưa hài lòng vàvẫn đi tìm món chén thánh: một cái áo tàng hình che giấu những vật thể vĩ mô nhìntừ mọi góc độ bằng ánh sáng nhìn thấy không phân cực. Wenshan Cai và VladimirShalaev trình bày con đường phía trước trong cuộc truy tìm này. Tự nhiên biết rõ nhất Khi nghĩ tới những kế hoạch tàng hình mới và sáng tạo, có một thứ đáng đểbạn lưu tâm trong não: tự nhiên có thể đã thực thi một số công việc dành chochúng ta. Trong khi mỗi chất rắn có trong tự nhiên, theo định nghĩa, là đồng nhất,cái chúng ta không muốn, thì sự dị hướng có mặt trong nhiều chất kết tinh; nó làmột tính chất nội tại suy ra từ cấu trúc mạng tinh thể. Vậy thì chúng ta có thể xâydựng một áo tàng hình quang học vừa đẳng hướng và phi từ tính, và khai thác sựdị hướng có mặt trong tự nhiên hay không? Đây là quan điểm cơ sở của một áotàng hình quang học dải rộng, vĩ mô, đối với ánh sáng nhìn thấy, đã được báo cáobởi một đội đứng đầu là Shuang Zhang ở trường Đại học Birmingham và Pendrytại trường Imperial London, và, một cách độc lập, bởi đội của George Barbastathisthuộc Liên hiệp Nghiên cứu và Công nghệ Singapore-MIT. Thật thú vị, cả hai áo tàng hình vĩ mô trên đều được chế tạo từ chất liệucalcite kết tinh, chất đã được tìm thấy là có tính dị hướng quang học và tính lưỡngchiết bởi nhà khoa học người Đan Mạch Rasmus Bartholin tận hồi năm 1669.Phiên bản mới này của thảm tàng hình sử dụng một chỗ lồi hình tam giác thay chomột chỗ phẳng, và phân tích toán học cho thấy khi sử dụng một phép biến đổi tọađộ thích hợp, thì chất liệu cấu thành phía trên mặt phẳng nền có thể làm từ nhữngchất liệu đơn giản đồng nhất, phi từ tính. Quan trọng hơn, mức độ dị hướng cầnthiết không khắt khe cho lắm, và có thể sẵn sàng đáp ứng khi sử dụng các tinh thểlưỡng chiết. Kết quả là đạt tới một trường hợp rất hiếm trong những dụng cụ xâydựng trên cơ sở biến đổi tọa độ: một đặc trưng chiết suất biến thiên theo khônggian là không cần thiết nữa, đặt nền tảng cho việc loại trừ hoàn toàn nhu cầu vi chếtạo tiêu tốn thời gian và tiền của. Một sơ đồ của dụng cụ trên trình bày trong hình 3a minh họa áp dụng bị bẻcong như thế nào để đánh lừa mắt. Hai mảnh calcite có hướng tinh thể khác nhauđược ghép dính lại với một chỗ thụt vào hình tam giác tù nằm bên dưới lớp phủkim loại. Chùm ánh sáng bị lệch nhiều lần trước khi đi ra khỏi tinh thể, theo kiểugiống hệt như nó bị phản xạ trực tiếp bởi một cái gương phẳng. Các nhà nghiêncứu đã che giấu thành công một số vật thể cỡ centimet, gồm một cái kẹp giấy, mộtcái nêm thép nhỏ và một miếng giấy (hình 3b – d). Áo tàng hình hoạt động khá tốttrong toàn dải phổ nhìn thấy, từ đỏ tới xanh, nhờ sự tán sắc tương đối yếu trongtinh thể trong suốt trên. Một cái áo tàng hình sẽ che giấu các vật ở mọi góc tới; điềunày cũng đã được xác nhận, miễn là nguồn chiếu sáng ở một phía của hình tháp, vàngười quan sát thì ở phía bên kia. Hình 3. Áo tàng hình vĩ mô. (a) Ánh sáng bị bẻ cong nhiều lần trong áo tànghình calcite này, như thể chúng bị phản xạ trực tiếp từ một cái gương phẳng. Đườngliền nét màu vàng thể hiện lớp tráng phản xạ, còn đường đứt nét màu vàng thể hiệnmặt phẳng mặt đất ảo. Mọi thứ nằm bên trong các đường màu vàng đều được làmcho vô hình. (b và c) Diện mạo của áo tàng hình calcite trong một chất lỏng. Ảnh củacát nằm phía sau tinh thể hình lăng kính tam giác (cao 20mm) bình thường bị méo,như trong hình (b). Tuy nhiên, dưới những điều kiện chiếu sáng thích hợp, áo tànghình calcite, cùng với bất cứ thứ gì che giấu trong chỗ lõm hình tam giác, biến mấtvà người ta thấy ảnh không méo mó của cát khi nhìn xuyên qua dụng cụ trên. (d)Một miếng giấy màu hồng chèn vào mặt dưới biến dạng của một áo tàng hình calcite(cao 15mm). Phần chính giữa của tờ giấy bị làm cho vô hình trong khi khung cảnhnền không bị biến đổi gì hết. Phút suy tính Chúng ta hãy nhìn ngược lại từ làn gió hào hứng của hai minh chứng áo tànghình calcite tuyệt vời và tự hỏi: không biết chúng ta đã tiến gần đến mức nào đốivới một áo tàng hình lí tưởng? Vâng, thật không may, bạn có thể nói rằng một cáiáo tàng hình calcite có ở đó vì các dụng cụ chỉ hoạt động đối với ánh sáng phân cựcvà vốn chỉ hoạt động trong cấu hình 2D. Đồng thời, hiệu quả tàng hình bị giảm sútkhi dùng trong không gian tự do thay vì dìm trong một chất lỏng chiết suất cao.Hơn nữa, chúng ta sẽ nghiêng về một hiệu ứng nhìn thấy trực tiếp trong không khíthay vì nhìn thấy một miếng gương kì lạ nằm trên mặt đất, đó là diện mạo củathảm tàng hình hiện nay và mục tiêu mong muốn vẫn hãy còn xa vời. Nhưng chúng ta không nên quá bi quan, vì công nghệ vẫn đang phát triển vàthời gian sẽ khiến chúng ta bất ngờ một lần nữa. Thật vậy, khi chúng tôi đang viếtbài báo này, cả hai nhóm đã thiết kế ra mẫu ở hình 2 đều báo cáo rằng việc chế tạora đối tác ...