![Page 1: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/1.jpg)
Zázraky moderní optiky – černé díry,superanténa a neviditelný plášť
Tomáš Tyc
Gymnázium Žďár nad Sázavou, 30. dubna 2009
![Page 2: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/3.jpg)
Optická vlákna
Proč světlo zůstává v optickém vlákně?
?
. . . nastává tzv. úplný odraz!
3
![Page 4: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/4.jpg)
Optická vlákna
Proč světlo zůstává v optickém vlákně?
. . . nastává tzv. úplný odraz!
3
![Page 5: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/5.jpg)
Mikrostrukturovaná optická vlákna
4
![Page 6: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/6.jpg)
Černá díra v optickém vlákně
V mikrostrukturovaných vláknech lze energii pulzu koncentrovat nanepatrnou plošku
Velice silné světelné pulzy ve vlákně se mohou ovlivňovat
Pulz B dohání velmi krátký pulz A poněkud jiné barvy
Jak se B blíží k A, je pulzem A zpomalen a nikdy jej nemůžepředhonit
Pro světlo B se tak vytvoří bariéra, kterou nemůže proniknout –podobně jako pro světlo, snažící se vymanit z gravitační černé díry
5
![Page 7: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/7.jpg)
Černá díra v optickém vlákněPro gravitační černé díry předpovídá teorie „vypařováníÿ –Hawkingovo záření – proto černé díry nejsou úplně černé
Podobný efekt očekáváme v optickém vlákně, měly by se objevitfotony určitých vastností
Experiment na univerzitě v St Andrews ve Skotsku – velmi slibnévýsledky
6
![Page 8: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/9.jpg)
Lom a ohyb světla
Index lomu n – poměr rychlosti světla ve vakuu a v daném prostředí
Čím větší je n, tím pomaleji se světlo šíří
Světlo na rozhraní dvou optických prostředí:
n = 1
n > 1
Světlo v prostředí, kde se index lomu mění postupně (spojitě):
silnice
8
![Page 10: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/10.jpg)
Transformační optika
Základ všech dosavadních návrhů neviditelnosti
Světlo se šíří prázdným prostorem po přímkách l , pak prostorzdeformujeme
C
A B
A
B
Cf
l
f(l)
Fyzikální prostor je vyplněn vhodným optickým médiem (prostředím),světlo se šíří po křivkách f (l)
Světlo se může šířit v různých směrech různě rychle9
![Page 11: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/11.jpg)
Metamateriály
Pro praktickou realizaci transformační optiky je potřebný materiál svelmi speciálními optickými vlastnostmi
Takových vlastností lze docílit jen pomocí materiálu velmi jemnoupravidelnou strukturou – tzv. metamateriál
Probíhá bouřlivý výzkum a vývoj těchto metamateriálů
10
![Page 12: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/12.jpg)
11
![Page 13: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/13.jpg)
11
![Page 14: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/14.jpg)
11
![Page 15: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/15.jpg)
11
![Page 16: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/16.jpg)
Neviditelnost
Základní myšlenka – odchýlíme světelé paprsky tak, aby obešlypředmět a vrátily se do původního směru
Světlo nepřijde s předmětem vůbec do kontaktu
Tak se předmět stane neviditelným12
![Page 17: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/17.jpg)
Neviditelnost a transformační optika
Problém – velice vysoká rychlost světla blízko červené kružnice
Zásadní problém – lze docílit jen pro jednu barvu světla!
13
![Page 18: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/18.jpg)
Neviditelnost využívající zakřivený prostor
Náš návrh neviditelnosti využívá geometrii zakřiveného prostoru[U. Leonhardt a T. Tyc, Science 323, 110 (2009)]
14
![Page 19: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/19.jpg)
Neviditelnost využívající zakřivený prostor
14
![Page 20: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/20.jpg)
Neviditelnost využívající zakřivený prostor
14
![Page 21: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/21.jpg)
Neviditelnost využívající zakřivený prostor
14
![Page 22: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/22.jpg)
Trajektorie paprsků v trojrozměrném případě
15
![Page 23: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/24.jpg)
Soustředění světla
Parabolické zrcadlo či čočka soustředí rovnoběžné paprsky do jednohobodu
Otázka:Bylo by možné soustředit paprsky z různých směrů do jednoho bodu?
Odpověď:ANO – pomocí super-antény!
17
![Page 25: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/25.jpg)
Soustředění světla
Parabolické zrcadlo či čočka soustředí rovnoběžné paprsky do jednohobodu
Otázka:Bylo by možné soustředit paprsky z různých směrů do jednoho bodu?
Odpověď:ANO – pomocí super-antény!
17
![Page 26: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/26.jpg)
18
![Page 27: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Zázraky moderní optiky -- èerné díry, superanténa a ...Zázraky moderní optiky – černé díry, superanténa a neviditelný plášť Tomáš Tyc Gymnázium Žďár nad Sázavou,](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071500/611e69c77938a954f240496b/html5/thumbnails/28.jpg)
20