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中国科学院院士现场展示“隐身术”,是什么科学原理?

近日,隐身术在一场科学活动上,中国中国科学院院士褚君浩介绍了“多种光学隐身方法的科学科学效果测试”,现场展示了利用特殊材料实现的院院原理“隐身术”。实验过程中实现隐身的士现示原理是什么?隐身技术走入日常生活还要多久?

揭秘“消失的下半身”

在现场,褚君浩院士请工作人员手持一块面板,场展起初透过面板还可看到人物的隐身术下半身,但将这块材料旋转90度之后,中国褚君浩院士的科学科学下半身“消失不见了”,但能够清楚地看到人物身后的院院原理舞台场景。褚君浩院士表示:“未来哈利·波特的士现示隐形斗篷将成衣柜里的日常用品。”

△材料旋转前后

北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征介绍,场展褚君浩院士实现下半身“隐身”的隐身术原理是柱镜光栅,该材料很特殊:

一排排微小圆柱状凸透镜排列组成柱镜光栅,中国每一根柱状凸透镜都会把背后的科学科学物体压缩成一个细条透镜数量足够多时,就会把物体分解成无数个相同的细条,让人仿佛看不见了,从而在视觉上达到“隐身”效果

△手机微距拍摄的柱镜光栅

实验中将薄膜板旋转90度,就是为了使柱镜与褚君浩院士的腿平行。而之所以能看到舞台背景,主要是因为背景里的横条纹。这些横条纹在成像后依然是完整的条纹,因此较为醒目,也正是这些横条纹足以吸引注意力,才使得隐身效果更为突出。

此外,褚君浩院士还展示了其他的隐身方式,包括利用折射率相似的两种物质、平面镜反射成像等。

完美隐身?超材料怎么做到的?

陈征介绍,广义的隐身是指与背景融为一体,从这一角度而言,要实现可见光范围内的隐身事实上还有不少方法。比如,趴在草丛中穿上迷彩服,就是一种较为粗糙的隐身。

从光学上看,要实现不透明物体的隐身,可以利用平面镜的反射,让光线绕过物体,保持入射光线与出射光线方向一致即可。对于透明物体,可以利用折射率实现隐身。

要实现真正的完美隐身,超材料提供了全新的解决方案。中国科学技术大学副研究员袁岚峰介绍,超材料的性质在于材料中的纳米颗粒的堆积方式。穿上用超材料制成的衣服,射在身上的光线都发生反方向偏折,在远处看就像光没有经过任何物体。并且超材料不只局限于光学,在很多电磁波段,甚至声学领域都存在。

袁岚峰说:“这是一个革命性的思路,不是依靠材料本身的性质,而是依靠材料结构堆积的不同来实现以前无法实现的效果,如负折射率、负磁导率等。”

穿上隐身衣还远吗?

隐身技术越发展,探测技术也越先进。陈征介绍,中微子足够小、数量多,且穿透力强。

  • 目前微子探测受到较大关注,能够探测全球各个角落的核潜艇、核爆炸等;

  • 引力波探测的探测对象都是大尺度对象,只有足够强的引力波才能被探测到。

但无论反探测技术如何发展,都不会存在一种终极探测手段能够探测到所有隐身,当然也不会出现一切探测手段都无法探测的隐身方法。

目前隐身在军事领域的反探测手段,以及日常生活中的隐形眼镜、隐形背带等都有应用。未来利用简单的隐身手段,让公园的配电箱、污水井等与环境融为一体,这方面还有很大的想象空间。

陈征表示,隐身只是个目标,实现隐身的技术手段非常多,涉及的产业与科技领域也很宽泛,需要材料、机械、光电、化学等领域的全面进步,才能最终达到较为理想的隐身效果。

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