rumburakov nevidite ľný plášť
Post on 01-Jan-2016
24 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Rumburakov neviditeľný plášť
RNDr. Martin Plesch, PhD.Fyzikálny ústav SAV
Ako na to?
Objednávka... Mal by dokázať ukryť skoro čokoľvek
daného rozmeru Mal by fungovať skoro zo všetkých smerov
pohľadu Nemal by dovoľovať detekciu „na diaľku“
Je zjavné, že keď sa priblížime natoľko, že sa plášťa dotýkame, detekcia bude (asi) možná
Poďme na to vedecky Priehľadný materiál
Neschováme skoro nič Snímanie signálu a jeho znovuvytváranie na
druhej strane objektu Funguje „dokonale“ len pre jeden smer
Ohyb svetla a jeho „obehnutie“ objektu Kvôli tomu sme tu
Lom a ohyb svetla Pri prechode svetla medzi optickými
prostrediami s rôznym indexom lomu prebieha lom svetla
Pri plynulej zmene indexu lomu (napríklad plynulá zmena hustoty vzduchu nad horúcou cestou) dochádza k ohybu svetla Dá sa predstaviť ako séria lomov
Index lomu a rýchlosť svetla súvisia
1 2sin( ) sin( )n n
cn
v
Šírenie svetla v prostredí Vo vákuu ide svetlo najkratšou možnou
cestou V prostredí s netriviálnym indexom lomu
minimalizuje svetlo tzv. optickú dráhu
Vytvoríme virtuálne prostredie, v ktorom každá úsečka je n-krát dlhšia ako v reálnom prostredí
.s n ld d
Virtuálny svet V takomto svete svetlo chodí po priamkach Naopak, bežné objekty z nášho sveta sú vo
virtuálnom svete zdeformované Toto vnímame ako zakrivenie priestoru
Príklad: projekcia máp Zemeguľa je guľatá (skoro) Mapy sú rovné (skoro) Pri zobrazovaní priestoru s nenulovou
krivosťou (guľa) na priestor s nulovou krivosťou (mapa) vzniká skreslenie Typicky Antarktída býva nadproporčne veľká
„Rovno“ na zemi nie je to isté ako „rovno“ na mape (poludníky sú na mape krivé čiary)
Hľadanie plášťa Definujeme virtuálny (zakrivený) priestor Nájdeme transformáciu medzi bežným a
virtuálnym priestorom (tá určí index lomu v každom mieste reálneho priestoru)
Pokúsime sa vo virtuálnom priestore nájsť oblasť, do ktorej sa lúče nikdy nedostanú
Keď túto oblasť premietneme do reálneho priestoru, máme, čo sme hľadali
Požiadavky na transformáciu
Predĺženie či skrátenie krátkej úsečky by nemalo byť príliš veľké
Určite nie nekonečné To nám zabezpečí rozumné hodnoty n
Malo by byť rovnaké v každom smere To zabezpečí, že n bude číslo a nie tenzor
Oblasti tesne pri sebe by mali mať podobné n
To zabráni odrazom
Nevhodné riešenie 2D
Nevhodný plášť 3D
Požadovaná transformácia vedie k nerealistickým hodnotám indexu lomu
Problém n<1 Ak je okolo plášťa index lomu (skoro) 1,
ľahko sa môže stať, že požiadavka na index lomu vo vnútri plášťa môže byť menšia ako 1
Intuitívne lúč musí „obehnúť“ objekt, preto vždy potrebujeme n<1
To ale implikuje rýchlosť šírenia svetla väčšiu ako c
Rýchlosť svetla Žiadna informácia sa nemôže šíriť rýchlejšie
ako rýchlosť svetla vo vákuu (Einstein) Grupová rýchlosť (šírenie impulzu) Ekvivalentná posunu lístkov po hladine
Rýchlosť postupu amplitúdy vlny nie je nijako obmedzený Fázová rýchlosť (ustálená vlna) Ekvivalentná posunu vrcholu vodnej hladiny
Rýchlosť svetla Index lomu súvisí s fázovou rýchlosťou Tá môže byť vyššia ako c, ale len pre
niektoré frekvencie Šírka frekvenčného pásma, kde v>c, závisí
od toho, akú vysokú rýchlosť požadujeme Problém – závislosť v od frekvencie (farby)
nutne spôsobí rozklad svetla a rozostrenie objektu
Viditeľné spektrum
Materiálové požiadavky Špecifikujeme požiadavky len pre relatívne
úzku škálu frekvencií Čím užšia je škála, tým ľahšie sa dosahujú
hodnoty v>c a teda n<1 Rovnako, čím menšia je požiadavka na mieru
zvýšenia rýchlosti nad c, tým širšie môže byť spektrum frekvencií
Štruktúra materiálu na úrovni vlnovej dĺžkyMetamateriály
2D plášť pre mikrovlny Euklidovský plášť Mikrovlny, lebo majú
veľkú vlnovú dĺžku Funguje len pre
veľmi úzku oblasť frekvencií
Funguje len v dvoch rozmeroch
Čo hľadáme? Virtuálny priestor, ktorý:
Umožní transformáciu na bežný priestor s realistickými požiadavkami na n
Zabezpečí, aby lúče zvonka prechádzali bez zmeny cez oblasť plášťa
Bude existovať oblasť vo virtuálnom priestore, cez ktorú lúče zvonka nebudú prechádzať
Ak taký priestor nájdeme, vyhrali sme
Plášť 2D bez úložného priestoru
Úložný priestor transformáciou
Úložný priestor za zrkadlom
Plášte 3D
Výhody Rýchlosť svetla v každom bode priestoru je
konečná Dá sa zabezpečiť úplná neodrazivosť Plášť nie je podstatne väčší ako jeho úložný
priestor Nemení sa zdanlivá vzdialenosť objektov
pozorovaných cez plášťGeometrická neviditeľnosť
Vlnová optika Svetelný lúč so sebou okrem informácie o
intenzite a farbe nesie aj informáciu o fáze Pri kombinácii viacerých lúčov fázy hrajú
rolu Konštruktívna alebo deštruktívna interferencia
Lúč „točiaci sa“ v plášti získa počas pohybu bonusovú fázu, ktorá sa prejaví na interferenčných obrazcoch
Vlnová optika Relevantné len v prípadoch, ak by bol
rozmer plášťa porovnateľný s vlnovou dĺžkou svetla
Vtedy sa dajú použiť iné finty Napríklad vyladiť presný rozmer plášťa na
požadovanú frekvenciu neviditeľnosti
Ďakujem za pozornosť
top related