Доза STEM: плащ-невидимка Гарри Поттера

Сила невидимости может вам показаться фантастической, и эта идея может быть и надуманной, но у нас хорошие новости для маглов - ЭТО ВОЗМОЖНО! Нам толко понадобится немножко физики. Кто бы не хотел стать невидимым, хотя бы на несколько минут? Давайте погрузимся в физику плащей-невидимок!

"My Body's Gone!"

Способ №1

Некоторые из вас может уже и слышали слова - ОТРАЖЕНИЕ! ПРЕЛОМЛЕНИЕ! ПОМЕХИ! ДИФРАКЦИЯ! Большинство из вас, возможно, уже знают, что они означают. Но как они связаны с силой невидимости? Для этого нам понадобится фотоника! Фотоника - это наука о производстве, обнаружении и управлении светом; все упомянутые выше явления относятся к фотонике. Вот способ №1 стать невидимым - управление светом с помощью метаматериалов. Что такое метаматериалы? Гермиона уже знает ответ.

Метаматериалы, как правило, представляют собой материалы, которые разработаны таким образом, что обладают определенными свойствами, которые не встречаются в материалах природного происхождения. Давайте вернемся к контексту использования «метаматериалов» для маскировки позже. Первым делом, нам нужно понять как именно сделать плащ невидимым. Представьте себе - у нас есть прозрачный лист, который будет действовать как плащ; это сработает? К сожалению, нет - мы не можем сделать его невидимым, потому что свет проходит через него, и отражается от нашего тела, делая нас видимыми. Однако то, что мы можем сделать, - это управлять светом так, чтобы он загибался вокруг ткани без изменений. Здесь нам и пригодятся метаматериалы.

Метаматериалы способны изгибать электромагнитное излучение определенных частот и длин волн. Все мы знаем, что свет - это электромагнитная волна, и этот результат обнаружил Джеймс Клерк Максвелл. В то время как природные материалы влияют только на электрическую часть волны, метаматериалы также влияют на магнитную часть, что приводит к изгибу. Еще одна интересная особенность этих метаматериалов заключается в том, что они имеют отрицательный показатель преломления для электромагнитных волн определенной частоты. Метаматериалы содержат резонаторы с разъемными кольцами, которые создают этот отрицательный показатель преломления. До сих пор ученые создали только метаматериалы из специальных полимеров и крошечных катушек проволоки, которые содержат решетчатую структуру с промежутками в ней меньше длины волны света, которую мы хотим изогнуть. Последняя попытка невидимости была предпринята японским ученым. Вы можете прочитать об этом здесь - https://www.vice.com/en_us/article/wnzk7w/an-invisibility-cloak-you-have-to-see-to-believe-video https://news.bbc.co.uk/2/hi/asia-pacific/2777111.stm Способ №2

Есть и другие способы сделать объект невидимым. Другой метод - сделать плащ из многослойных УНТ. УНТ или углеродные нанотрубки - это аллотроп или форма углерода. Этот метод работает по принципу фототермического отклонения, тот же принцип, который применим к миражам, которые мы видим в пустынях и даже на дорогах. Исследователям из Техасского университета и Далласского института нанотехнологий (2011) удалось сделать объект невидимым с помощью этого метода. Они использовали листы УНТ, которые хорошо проводят тепло, поэтому они идеально подходят для создания миражей. Чтобы создать этот эффект, они нагревали листы с помощью электричества, заставляя свет отклоняться, создавая эффект невидимости.

Есть еще один способ сделать объект невидимым, но его нельзя носить, как плащ-невидимку - с помощью линз. Это то, что вам нужно исследовать самостоятельно. Поздравляем! Вы мастер невидимости!

Перевод на русский язык Дарьи Смук.