![]() |
约瑟夫·崔利用透镜组实现近乎完美的“隐形”。 |
科技日报讯 (记者刘燕庐)人们往往通过高科技手段或特殊材料覆盖在物体表面,达到使物体隐形的效果。现在,美国罗切斯特大学的研究人员找到了一种突破传统的隐形方法,使物体在人们的视线中“消失”。该方法不但成本低廉,而且易于实现。
据每日科学网9月30日(北京时间)报道,罗切斯特大学物理学教授约翰·豪威尔和光学学院博士生约瑟夫·崔突破了传统思路的桎梏,通过四片标准透镜在特殊角度和位置的组合,使透镜中本该映出的物体凭空隐形。
约瑟夫·崔表示:“据我们所知,这是第一个在全部可见光范围内,做到可持续、多角度‘隐藏’三维物体的隐形设备。”而目前,许多隐形技术都需要在特定位置观测才能实现隐形,有时仅稍稍偏移位置就会使隐形物体现出原形,并且可能产生与背后景观明显的不协调,使效果大打折扣。
为了同时达到隐藏物体和不干扰背景的效果,研究人员将四只特定型号和功率的透镜,精确安放在了经计算确定的特殊位置,还特地选用了标有直线网格的背景板,以检测设备抗视觉变形的实际效果。实验中,观测者在改变观测位置的过程中,物体始终保持隐形,其后的背景也未发生变形。
这种设备可以按比例扩大透镜面积,从而实现大体积物体的隐形。与其他设备不同,这种光学隐形支持所有可见光波段,不会产生因部分波段可见光的缺失而导致的失真。
尽管该设备的隐形功能相比过去有了长足的进步,可惜还并不完美。崔说:“隐形效果是通过透镜将光线扭曲并延光轴送往出‘遮挡’隐形物的,因此光轴位置上影像还是会显露出来。”这意味着该设备的隐形区域形似圆中有孔的面包圈。但崔同时表示,他们为解决这一问题已经针对性地进行了更为复杂的设计;另外因透镜边缘效应产生的部分形变,也会随着透镜尺寸的增大而得到缓解。
在《光学快报》上发表的相关论文中,豪威尔和崔公布了为这套装置配套设计的数学模型,可以帮助设备在15度左右范围内的角度变换中不失真。同时,他们还借助矩阵充分展示了设备的安放方法和光线传播的过程。
虽然这种隐形技术目前并不能像隐身衣一样遮住人们的身形,但是已具备在部分领域里一展拳脚的前景。例如,外科医生在手术中能借此让视线穿过双手,免于手术细节的丢失。司机也能够由此弥补视野中的盲区。
总编辑圈点
几年前,有研究者利用光学装置,头一次令物体从环境中隐形,因此成了本届诺贝尔物理学奖的热门候选人。不论孩子还是大人,都对这类科研项目兴致勃勃。倒不一定是因为它能帮我们接近野生动物,或者逃避敌人追捕,仅仅是因为它看上去很好玩。魔术师跟科学家往往是同路人。巧妙地摆设镜子,令物体遁逃于台下观众的视线,是魔术师的拿手好戏。科学家则更进一步,使得任一角度都难发现目标踪迹。