Metamedžiagos padės žiobarams pasijusti geriau
Tas, kas niekada nėra svajojęs turėti Hario Poterio neregimumo apsiausto, tegu meta į mane akmenį. Kad ir kokiems tikslams jis būtų skirtas, visuomet atrodė, kad toks stebuklingas daiktas įmanomas tik magijos pasaulyje. Tačiau mokslui žengiant į priekį panašu, kad pasislėpti po nematomumo apsiaustu kažkada galės ne tik burtininkas, bet ir žiobaras :)
Nematomumo apsiaustas tapo įmanomas tuomet, kai po Antrojo pasaulinio karo mokslininkai stengdamiesi išplėtoti naujas technologijas, kurios sąveikautų su radio bangom, mikro bangom ar regimąja šviesa, sukūrė metamedžiagas. Metamedžiagos – tai periodinės metalo-dielektriko struktūros, sudarytos iš pasikartojančių elementų. Jos pasižymi savybėmis, kurios natūraliai gamtoje aptinkamos nėra.
Kas yra metamedžiagos?
Kai turime kolimuojantį lęšį, šviesos frontas, praėjęs pro lęšį yra sufokusuojamas į vieną tašką. Taip nutinka dėl to, kad dėl specifinės lęšio formos ties jo centru šviesa yra lėtinama, tuo tarpu lęšio galuose ji yra lėtinama mažiau. Todėl šviesos frontas, praėjęs pro lešį išsilenkia ir susirenka viename taške.
Tačiau lęšiai yra gana brangūs ir sudėtingi, nes patį šviesos fokusavimo efektą duoda būtent lęšio forma, kuri turi būti labai preciziška. Tačiau norint gauti tokį pat fokusavimo efektą naudojant daug paprastesnę formą, reikia, kad šviesa, praeitų pro, tarkim, paprastą stačiakampę plokštelę, kuri per visą savo ilgį pasižymi skirtingomis medžiagos savybėmis. T.y. plokštelės vidurinėje dalyje šviesa būtų lėtinama smarkiau nei plokštelės galuose. Naudojant stiklą, to pasiekti neįmanoma, nes jo savybės valdyti šviesą yra fiksuotos. Tam, kad gautume norimą metamedžiagą su skirtingomis medžiagos savybėmis skirtingose plokštelės vietose, plokštelė turi būti sudaryta iš periodiškai išsidesčiusių elementų (kurie dar vadinami metaatomais), kurie, priklausomai nuo jų formos, šviesą gali veikti skirtingai.
Metamedžiagos elementai turėtų būti mažesnių arba panašių matmenų kaip naudojamos šviesos bangos ilgis (λ). Turėdami paprastą plokštelę, kuri sudaryta iš daug elementų, veikiančių šviesą skirtingai, galime gauti ne tik įprastą šviesos fokusavimą, tačiau ir daug įmantresnį šviesos valdymą. Vadinasi, metamedžiagos leidžia sukurti optinį elementą, kurio veikimo galimybės platesnės nei įprastų lęšių.
Kaip metamedžiagos gali padėti sukurti nematomumo apsiaustą?
Kai šviesa krenta ant bet kokio objekto, jis tą šviesą išsklaido. Išsklaidyta šviesa patenka į mūsų akis, todėl apšviestas daiktas yra matomas. Tačiau, jei tą objektą apgaubtume metamedžiaga, šviesa, krentanti į objektą būtų išlenkiama ir nukreipiama už objekto ta pačia kryptimi, kaip ir ateinanti šviesa. Vadinasi, tokiu atveju šviesa nėra išsklaidoma, todėl objektas nėra matomas.
Kai šviesa keliauja per, tarkime, vandenį, dėl skirtingų vandens ir oro lūžio rodiklių ji yra išlenkiama. Šį reiškinį tikrai esate matę į stiklinę įdėję šaukštą ar šiaudelį arba braidant skaidriame vandenyje juokėtės iš savo keistai atrodančių kojų. Natūraliai gamtoje, net jei ir šviesa skirtingose terpėse yra iškreipiama, jos sklidimo kryptis vis tiek nepakinta. Tačiau naudojant metamedžiagas, terpės lūžio rodiklis gali būti keičiamas į priešingo ženklo lūžio rodiklį, t.y. šviesa keistai pradeda sklisti kita puse vandenyje, nei ji sklido ore. Magija? Ne, tiesiog fizika :)
Tiesa, tokios metamedžiagos kažkada galėtų padėti ne tik apgauti regimąją šviesą ir slėpti objektus nuo žmonių akių, tačiau taip pat kontroliuoti ir kito elektromagnetinių bangų diapazono spinduliuotę.
P.S. turbūt nuo šiol pamatę mirties relikvijų ženklą, jį interpretuosite kitaip. LOL
