«Было много высокотехнологичных подходов к маскировке, и основная идея, лежащая в основе них, состоит в том, чтобы взять свет и заставить его передавать что-то, как будто его нет, часто с использованием высокотехнологичных или экзотических материалов», – сказал Джон Хауэлл, профессор физики в Университете Рочестера. Отказавшись от специализированных компонентов, Хауэлл и аспирант Джозеф Чой разработали комбинацию из четырех стандартных линз, которая скрывает объект, когда зритель перемещается на несколько градусов от оптимального положения обзора.
«Это первое известное нам устройство, которое может выполнять трехмерную, непрерывно разнонаправленную маскировку, которая работает для передачи лучей в видимом спектре», – сказал Чой, аспирант Рочестерского института оптики.
Многие конструкции маскировки работают нормально, когда вы смотрите на объект прямо, но если вы хоть немного переместите точку обзора, объект станет видимым, объясняет Хауэлл. Чой добавил, что предыдущие маскирующие устройства также могут вызывать резкое смещение фона, делая очевидным наличие маскирующего устройства.
Чтобы скрыть объект и оставить фон нетронутым, исследователи определили тип линзы и необходимую мощность, а также точное расстояние между четырьмя линзами.
Чтобы протестировать свое устройство, они поместили замаскированный объект перед сеткой фона. Когда они смотрели через линзы и меняли угол обзора, перемещаясь из стороны в сторону, сетка соответственно сдвигалась, как будто маскирующего устройства там не было.
В линиях сетки за скрытым объектом не было разрывов по сравнению с фоном, а размеры сетки (увеличение) совпадали.
Плащ Рочестера можно увеличивать до размеров линз, что позволяет скрыть довольно большие объекты. И, в отличие от некоторых других устройств, он широкополосный, поэтому работает для всего видимого спектра света, а не только для определенных частот.
Их простая конфигурация лучше других маскирующих устройств, но не идеальна. «Этот плащ изгибает свет и направляет его через центр устройства, поэтому область на оси не может быть заблокирована или замаскирована», – сказал Чой.
Это означает, что скрытая область имеет форму бублика. Он добавил, что у них есть немного более сложные конструкции, которые решают проблему.
Кроме того, плащ имеет краевые эффекты, но их можно уменьшить, если использовать достаточно большие линзы.
В новой статье, представленной в журнал Optics Express, Хауэлл и Чой предоставляют математический формализм для этого типа маскировки, который может работать для углов до 15 градусов и более.
Они используют метод под названием ABCD-матрицы, который описывает, как свет изгибается, проходя через линзы, зеркала или другие оптические элементы.
Хотя их устройство не совсем похоже на мантию-невидимку Гарри Поттера, у Хауэлла были некоторые мысли о потенциальных приложениях, в том числе об использовании маскировки, чтобы позволить хирургу «посмотреть сквозь свои руки на то, над чем он на самом деле работает», – сказал он.
Те же принципы можно применить к грузовику, чтобы водители могли видеть сквозь слепые зоны на своих транспортных средствах.
Хауэлл заинтересовался созданием простых маскирующих устройств из готовых материалов, работая над праздничным проектом со своими детьми. Вместе со своим 14-летним сыном и Чхве он недавно опубликовал статью о некоторых возможностях, а также продемонстрировал простую маскировку с помощью зеркал, которую использовали бы фокусники, в коротком видео.
Видео 1: http: // www.YouTube.com / watch?v = oJb9RnAVDuE
Видео 2: http: // www.YouTube.com / watch?list = PLQqibrU3vslrZOWBJ8uUvfnN1VEbIRSlq & v = vtKBzwKfP8E
Купите 2 комплекта из 2 линз с разными фокусными расстояниями f1 и f2 (всего 4 линзы, 2 с фокусным расстоянием f1 и 2 с фокусным расстоянием f2)
Разделите первые 2 линзы по сумме их фокусных расстояний (Итак, линза f1 – это первая линза, f2 – вторая линза, и они разделены t1 = f1 + f2).
Сделайте то же самое на шаге 2 для двух других линз.
Разделите два набора на t2 = 2 f2 (f1 + f2) / (f1 – f2) друг от друга так, чтобы две линзы f2 находились на расстоянии t2 друг от друга.
ПРИМЕЧАНИЯ:
Ахроматические линзы обеспечивают наилучшее качество изображения.
Линзы Френеля можно использовать для уменьшения общей длины (2t1 + t2)
Меньшая общая длина должна уменьшить краевые эффекты и увеличить диапазон углов.
Для более простого, но менее идеального плаща вы можете попробовать плащ с 3 линзами в бумаге.