Видимо? невидимо!: шапка-невидимка

      Комментарии к записи Видимо? невидимо!: шапка-невидимка отключены

Видимо? невидимо!: шапка-невидимка

    Любой объект поглощает и рассеивает часть падающего на него излучения, искажая волны, и эти искажения возможно «заметить» (глазом либо антенной радиолокатора). В случае если расположить поблизости от объекта устройство, талантливое восстанавливать исходную форму волновых фронтов, объект получит невидимость

Сейчас были опробованы различные методы создания невидимости. Для этого употреблялись особые экраны либо покрытия, изготовленные из высокотехнологичных композитов, так называемых метаматериалов, либо из природных кристаллов с двойным лучепреломлением. Но до сих пор таким методом получалось маскировать или тела с несложной геометрией (к примеру, двумерной), или совсем маленькие объекты (к примеру, неровности на зеркальных поверхностях).

К тому же подобный камуфляж реально осуществим лишь при наблюдении под определенными углами зрения.

Не видно

Но совсем сравнительно не так давно сотрудникам Техасского университета в Остине удалось закамуфлировать столбик из диэлектрического материала диаметром 18 и высотой 2,5 см. Он был помещен в цилиндрический футляр диаметром 3,25 см, сделанный из двух разнесенных слоев того же материала с высокой диэлектрической проницаемостью, создаваемого компанией Cuming Microwave. В пространство между слоями была засунута узкая лента из меди, опять-таки свернутая в цилиндр.

Данный футляр и трудился в качестве шапки-невидимки. Она оптимальнее действовала при облучении монохроматическими волнами с частотой 3 ГГц (протяженность волны 10 см). При маленьком повышении либо уменьшении частоты невидимость фактически исчезала.

Физический механизм таковой невидимости именуется плазмонной маскировкой (не меньше). Межатомное пространство бронзовой обертки заполнено электронным газом, в котором падающие электромагнитные волны возбуждают квантованные колебания — плазмоны. Эти колебания сами становятся источником вторичных электромагнитных волн, каковые интерферируют с волнами, рассеянными центральным цилиндром.

Диэлектрический футляр воздействует на эти волны так, что рассеянное цилиндром излучение полностью подавляется, и падающий волновой фронт обретает исходную форму.

И не слышно

А вот германские исследователи из Технологического университета Карлсруэ удачно удостоверились в надежности на практике метод звуковой маскировки, предложенный в 2009 году сотрудником Френелевского университета в Марселе Стефаном Энохом и его сотрудниками. Эти ученые теоретически продемонстрировали, что такую маскировку возможно создать посредством структуры из концентрических колец, изготовленных из материалов с различными значениями коэффициента продольной упругости (модуля Юнга), от которого зависит скорость распространения звуковых волн.

И вот сейчас Мартин Вегенер, Николас Штенгер и Манфред Вильгельм реализовали эту схему в опыте (действительно, в упрощенной версии). Их звуковая шапка-невидимка выполнена в виде диска особенной конструкции толщиной 1 мм и диаметром 15 см, выдавленного в листовой матрице из метаматериала. В центре диска прорезано отверстие размером чуть больше монеты в ?2. Источником звука был динамик, установленный сбоку от матрицы.

Как продемонстрировали замеры, радиальная скорость монохроматических звуковых волн частотой 200 — 400 Гц при приближении к вырезанному кругу очень сильно падала, тогда как азимутальная скорость, направленная перпендикулярно радиусу, наряду с этим возрастала. В следствии волны огибали отверстие практически без рассеяния и за то же время, какое им пригодилось бы при невозмущенном перемещении. Исходя из этого круговая прорезь не порождала эха, другими словами была акустически невидима.

Таковой камуфляж был практически совершенным на частоте 200 Гц, но более либо менее сохранялся впредь до 400 Гц (другими словами в очень солидном частотном промежутке, равном одной октаве).

Невидимы для стихии

Обещают ли эти опыты практическую пользу? Да, и не только в области шпионажа. Уже давно британские ученые и Франции (среди них был и Стефан Энох) внесли предложение защищать дома от землетрясений, окружая их многослойными кольцами из мета-материалов. А сравнительно не так давно математик из Манчестерского университета Уильям Парнелл внес предложение метод еще легче.

Он теоретически продемонстрировал, что защитные кольца возможно делать из предварительно напряженных упругих материалов с нелинейными особенностями. В соответствии с его модели, они будут функционировать наподобие шапки-невидимки, заставляя волны медлено огибать строения. на данный момент его несколько уточняет эту теорию и ищет пути ее применения для постройки в сейсмоопасных районах.

Так что, быть может, сейсмически невидимые сооружения покажутся в не столь уж отдаленном будущем.

Шапка-неслышимка

    Без искажений Распространение звуковых волн около объекта: слева простое, справа — в режиме невидимости Что слышно? Концентрическая структура с чередованием материалов с разными особенностями делает объект в центре невидимым для звуковых волн

Звуковая шапка-невидимка (правильнее, неслышимка) научной группы Технологического университета Карлсруэ выполнена в виде диска миллиметровой сантиметрового диаметра 15-и толщины, выдавленного в листовой матрице из метаматериала на базе поливинилхлорида. Диск испещрен дырочками формы и разного размера, образующими два десятка концентрических колец. Эти дыры заполнены мягким пластиком, полидиметилсилоксаном.

В центре диска прорезано круглое отверстие размеров чуть больше монеты в два евро — для объекта, что необходимо сделать акустически невидимым.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№114, апрель 2012).

Маша и Медведь — Дело в шляпе (Серия 41)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: