Cum Funcționează Ciocurile De Invizibilitate

{h1}

Cu tehnologia optică de camuflaj, mantia de invizibilitate este o realitate. Aflați ce este.

Recunoaste. Ți-ar plăcea să deții o mantie de invizibilitate. Spuneți un faux pas pasant la o petrecere? Doar aruncă-ți haina magică și dispărește din privirile înfiorătoare ale colegilor tăi. Vrei să afli ce spune cu adevărat șeful tău despre tine? Plimbați-vă direct în biroul său și să primiți mărfurile.

Astfel de accesorii vestimentare fantastice au devenit ridicol de standarde în lumea science-fiction și fantezie. Toată lumea, de la vrăjitori de băieți până la vânători de safari intergalactici, are cel puțin o bluză invizibilă în garderoba lor, dar ce zici de noi săracii puști din lumea reală?

Ei bine, Muggles, știința are câteva vești bune pentru tine: mantiile de invizibilitate sunt o realitate. Tehnologia este departe de a fi perfectă, dar dacă veți intra în boutique-ul nostru de înaltă tehnologie de îmbrăcăminte dispărută, vă vom ghida prin opțiunile de mantie de invizibilitate.

În primul rând, ne vom uita la câteva minunate moduri de nanotuburi de carbon - proaspete din colecția UTD NanoTech Institute toamna 2011. Această nouă tehnologie este inspirată de aceleași fenomene naturale responsabile de mirajele deșertului. Încălzit prin stimulare electrică, gradientul de temperatură ascuțit dintre mantie și zona înconjurătoare determină un gradient de temperatură abrupt care îndoaie lumina departe de purtător. Captura: Purtătorii trebuie să iubească apa și să se poată încadra într-o farfurie petri.

Sau poate că preferați ceva fabricat din metamateriale. Aceste structuri minuscule sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii. Dacă sunt construite corespunzător, ele ghidează razele de lumină în jurul unui obiect - la fel ca o rocă care abate apa într-un curent. Deocamdată, însă, tehnologia funcționează doar în două dimensiuni și vine doar în dimensiunea ultrapetitului de 10 micrometri.

Dacă sunteți mai mult în moda retro, există și tehnologia de camuflare optică dezvoltată de oamenii de știință de la Universitatea din Tokyo. Această abordare funcționează pe aceleași principii ale ecranului albastru folosit de predatorii de televiziune TV și cineastii de la Hollywood. Dacă doriți ca oamenii să vadă prin voi, atunci de ce nu doar să filmați ce este în spatele vostru și să-l proiecteze pe corpul vostru? Dacă călătorești cu un anturaj de videografi, acesta poate fi mantia pentru tine.

Sunteți gata să încercați unele dintre aceste moduri pentru dimensiuni?

Efectul Mirage: Nanotuburile de carbon

Aici vedem trecerea nanotubului de carbon cu mai mulți pereți (MWCT) de la inactiv la activ, dispărând din vedere în acest proces.

Aici vedem trecerea nanotubului de carbon cu mai mulți pereți (MWCT) de la inactiv la activ, dispărând din vedere în acest proces.

În primul rând, să încercăm această mantie de invizibilitate a nanotuburilor de carbon pentru dimensiuni și să experimentăm minunile efectului miraj.

Probabil că ești cel mai cunoscut cu mirajele din poveștile rătăcitorilor din deșert care văd o oază îndepărtată, doar pentru a descoperi că a fost doar un miraj - nici un lac miraculos de apă potabilă, doar mai mult nisip fierbinte.

Nisipul fierbinte este esențial pentru efect miraj (sau deviere fototermică), întrucât diferența de temperatură rigidă între îndoirea nisipului și a aerului sau refracta, razele luminoase. Refracția învârte razele de lumină spre ochii privitorului, în loc să-i dea peste suprafață. În exemplul clasic al mirajului deșertului, acest efect determină să apară pe pământ o „baltă” de cer, pe care creierul logic (și însetat) o interpretează ca un bazin de apă. Probabil că ați observat efecte similare asupra suprafețelor căilor calde, întinderi îndepărtate ale drumului parcă strălucesc cu apă comună.

În 2011, cercetătorii de la Universitatea Texas din Dallas NanoTech Institute au reușit să valorifice acest efect. Au folosit foi de nanotuburi de carbon, foi de carbon învelite în tuburi cilindrice [sursa: Aliev și colab.]. Fiecare pagină este la fel de groasă ca o singură moleculă, dar este la fel de puternică ca oțelul, deoarece atomii de carbon din fiecare tub sunt lipiți incredibil de strâns. Aceste foi sunt, de asemenea, excelenți conductori de căldură, făcându-le creatori de miraj ideali.

În experiment, cercetătorii au încălzit foile electric, care au transferat căldura în zona înconjurătoare (un vas de apă petri). După cum puteți vedea din fotografii, acest lucru a făcut ca lumina să se îndoaie departe de foaia de nanotub de carbon, îmbrăcând efectiv orice lucru din spatele ei cu invizibilitate.

Inutil să spun, nu există multe locuri în care ai vrea să porți o ținută minusculă, super-încălzită, care trebuie să rămână cufundată în apă, dar experimentul demonstrează potențialul unor astfel de materiale. În timp, cercetarea poate permite nu numai pelerine de invizibilitate, ci și alte dispozitive de îndoire a luminii - toate cu un comutator de pornire / oprire la îndemână.

Metamateriale: undele luminoase îndoite

În continuare, haideți să ne strecurăm într-o mantie invizibilă realizată din metamateriale.

metamaterials oferă o viziune mai convingătoare a tehnologiei de invizibilitate, fără a fi nevoie de mai multe proiectoare și camere. Pentru prima dată conceptualizate de fizicianul rus Victor Veselago în 1967, aceste minuscule structuri artificiale sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii (trebuie să le devieze) și prezintă proprietăți electromagnetice negative care afectează modul în care un obiect interacționează cu câmpurile electromagnetice.

Materialele naturale au toate indicele de refracție pozitivși acest lucru dictează cum interacționează undele de lumină cu ele. Refractivitatea provine în parte din compoziția chimică, dar structura internă joacă un rol și mai important. Dacă modificăm structura unui material la o scară suficient de mică, putem schimba modul în care acestea refractă undele de intrare - forțând chiar și un comutator de la refracția pozitivă la negativă.

Amintiți-vă, imaginile ajung la noi prin valuri de lumină. Sunetele ajung la noi prin intermediul undelor sonore. Dacă puteți canaliza aceste unde în jurul unui obiect, puteți să-l ascundeți efectiv de vedere sau de sunet. Imaginați-vă un flux mic. Dacă introduceți o ceainic plină de vopsea roșie în apa care curge, prezența sa ar fi evidentă în aval, datorită modului în care a modificat nuanța, gustul și mirosul apei. Dar dacă ai putea devia apa în jurul ceaiului?

În 2006, David Smith, Universitatea Ducelui, a luat o teorie anterioară, formulată de fizicianul teoretician englez John Pendry, și a folosit-o pentru a crea un metamaterial capabil să denatureze fluxul de microunde. Țesătura metamaterială a lui Smith a fost formată din inele concentrice care conțin distorsioane electronice cu microunde. Când sunt activate, acestea dirijează microunde specifice frecvenței în jurul porțiunii centrale a materialului.

Evident, oamenii nu văd în spectrul microundelor, dar tehnologia a demonstrat că undele de energie pot fi dirijate în jurul unui obiect. Imaginați-vă o mantie care poate devia un spitball cu paie de un grader al treilea, mutați-l în jurul purtătorului și lăsați-l să continue pe partea cealaltă ca și cum traiectoria sa ar fi luat-o, neopusă, direct prin persoana din mantie. Acum cât de mult ar fi să devii o stâncă? Un glont?

Metamaterialele lui Smith au dovedit metoda. Rețeta invizibilității constă în adaptarea ei la diferite valuri.

Mai multe despre metamateriale.

Cea mai mică frontieră

Metamaterialele, o creație a științei, nu apar în mod natural. Pentru a crea structurile minime necesare redirecționării undelor electromagnetice, oamenii de știință utilizează nanotehnologie. Citiți cum funcționează nanotehnologia pentru a afla totul despre cele mai mici mașini din lume.

Metamateriale: rezervoare invizibile

Această imagine optică arată metamaterialele Universității din Maryland în acțiune, îndepărtând undele de lumină departe de fiecare cerc central. Săgețile indică direcția undelor de lumină.

Această imagine optică arată metamaterialele Universității din Maryland în acțiune, îndepărtând undele de lumină departe de fiecare cerc central. Săgețile indică direcția undelor de lumină.

În 2007, Igor Smolyaninov de la Universitatea din Maryland și-a condus echipa chiar mai departe pe drumul spre invizibilitate. Incorporând teoriile anterioare propuse de Vladimir Shaleav de la Universitatea Purdue, Smolyaninov a construit un metamaterial capabil să aplece lumina vizibilă în jurul unui obiect.

Cu doar 10 micrometri lățime, mantia Purdue folosește inele concentrate de aur, injectate cu lumină ciană polarizată. Aceste inele îndepărtează undele de lumină de intrare departe de obiectul ascuns, făcându-l eficient invizibil. Fizicienii chinezi de la Universitatea Wuhan au luat acest concept în gama audibilă, propunând crearea unei mantii de invizibilitate acustică capabile să devieze undele sonore în jurul unui obiect.

Deocamdată, mantiile de invizibilitate metamaterială sunt oarecum limitate. Nu sunt doar mici; sunt limitate la două dimensiuni - cu greu ceea ce ai avea nevoie pentru a dispărea în peisajul unei zone de război 3-D. În plus, mantia rezultată ar cântări mai mult decât ar putea spera un vrăjitor plin de vârstă. Drept urmare, tehnologia ar putea fi mai potrivită aplicațiilor precum ascunderea clădirilor staționare sau a vehiculelor, cum ar fi un rezervor.

Camuflaj optic: realitate modificată

Tehnologia optică de camuflare nu te va face invizibil pentru monștrii Beholder cu mai mulți ochi sau chiar pentru pisicile rătăcite și veverițele.

Tehnologia optică de camuflare nu te va face invizibil pentru monștrii Beholder cu mai mulți ochi sau chiar pentru pisicile rătăcite și veverițele.

Sunteți gata să intrați în niște moduri de camuflaj optic din vechile școli?

Această tehnologie profită de ceva numit tehnologie cu realitate augmentată - un tip de tehnologie pionieră pentru prima dată în anii '60 de Ivan Sutherland și studenții săi de la Universitatea Harvard și Universitatea din Utah.

Camuflarea optică oferă o experiență similară cu mantia de invizibilitate a lui Harry Potter, însă utilizarea acesteia necesită un aranjament ușor complicat. În primul rând, persoana care vrea să fie invizibilă (să-i spunem Harry) îmbrăcă o îmbrăcăminte care seamănă cu o pelerină de ploaie cu glugă. Îmbrăcămintea este confecționată dintr-un material special pe care îl vom examina mai îndeaproape într-o clipă.

În continuare, un observator (să-l numim profesor Snape) stă în fața lui Harry într-o anumită locație. În acea locație, în loc să-l vadă pe Harry purtând o pelerină de ploaie cu glugă, Snape vede chiar prin mantie, făcându-l pe Harry să pară invizibil. Fotografia de mai sus vă arată ce va vedea Snape. Și dacă Snape pășea într-o parte și îl vedea pe Harry dintr-o locație puțin diferită? Ce-ar fi văzut pur și simplu pe vrăjitorul băiat purtând o haină de argint. Ar urma probabil să apară scowls și detenții. Din fericire pentru Harry, mantia sa fictivă oferă protecție la 360 de grade.

Camuflarea optică nu funcționează prin intermediul magiei. Funcționează profitând de ceva numit tehnologie cu realitate augmentată - un tip de tehnologie pionieră pentru prima dată în anii 1960 de către Ivan Sutherland și studenții săi la Universitatea Harvard și Universitatea din Utah. Puteți citi mai multe despre realitatea augmentată în modul în care funcționează realitatea augmentată, dar aici va fi utilă o recapitulare rapidă.

Sistemele cu realitate mărită adaugă informații generate de computer la percepțiile senzoriale ale utilizatorului. Imaginați-vă, de exemplu, că mergeți pe o stradă a orașului. Pe măsură ce priviți site-urile pe parcurs, informații suplimentare par să vă îmbunătățească și să vă îmbogățească viziunea normală. Poate este vorba despre ofertele speciale ale zilei la un restaurant sau la spectacolele de la un teatru sau la programul de autobuz din gară. Ceea ce este esențial să înțelegem este faptul că realitatea augmentată nu este aceeași cu realitatea virtuală. În timp ce realitatea virtuală își propune să înlocuiască lumea, realitatea augmentată încearcă doar să o suplimenteze cu conținut suplimentar, de ajutor. Gândiți-vă la el ca la un afișaj pentru cap (HUD) pentru viața de zi cu zi.

Majoritatea sistemelor cu realitate augmentată necesită un utilizator să se uite printr-un aparat special de vizualizare pentru a vedea o scenă din lumea reală îmbunătățită cu o grafică sintetizată. De asemenea, apelează la un computer puternic. Camuflarea optică necesită și aceste lucruri, dar necesită, de asemenea, alte câteva componente. Iată tot ce este necesar pentru ca o persoană să pară invizibilă:

  • o îmbrăcăminte din material extrem de reflectant
  • o cameră video digitală
  • un calculator
  • un proiector
  • o oglindă specială, pe jumătate argintă, numită combinator

În pagina următoare, vom analiza mai detaliat fiecare dintre aceste componente.

Camuflaj optic: componente ale mantalei de invizibilitate

Camuflarea optică funcționează profitând de ceva numit tehnologie cu realitate augmentată. Aflați cum funcționează și aflați ce intră în mantie.

Camuflarea optică funcționează profitând de ceva numit tehnologie cu realitate augmentată. Aflați cum funcționează și aflați ce intră în mantie.

Bine, deci ai camera video, computerul, proiectorul, combinatorul și minunatul pelerin reflectorizant. Doar cum transformă tehnologia cu realitate augmentată această listă de cumpărături ciudată într-o rețetă de invizibilitate?

În primul rând, să aruncăm o privire mai atentă la pelerina de ploaie: este fabricat din material retro-reflectorizant. Această țesătură de înaltă tehnologie este acoperită cu mii și mii de mărgele mici. Când lumina lovește una dintre aceste margele, razele de lumină răsar exact în aceeași direcție din care au venit.

Pentru a înțelege de ce acest lucru este unic, uitați-vă la modul în care lumina reflectă alte tipuri de suprafețe. O suprafață aspră creează o reflecție difuză, deoarece razele de lumină incidente (de intrare) se împrăștie în multe direcții diferite. O suprafață perfect netedă, ca cea a unei oglinzi, creează ceea ce este cunoscut sub numele de reflexie speculară - o reflexie în care razele de lumină incidente și razele de lumină reflectate formează exact același unghi cu suprafața oglinzii.

În retro-reflectare, mărgelele de sticlă acționează ca prisme, îndoind razele de lumină prin refracție. Acest lucru face ca razele de lumină reflectate să călătorească înapoi pe aceeași cale ca razele de lumină incidente. Rezultatul: Un observator situat la sursa de lumină primește mai multă lumină reflectată și, prin urmare, vede o reflecție mai strălucitoare.

Materialele retro-reflectante sunt de fapt destul de comune. Indicatoarele de circulație, marcajele rutiere și reflectoarele pentru biciclete profită toate de reflexie retro pentru a fi mai vizibile pentru persoanele care conduc pe timp de noapte. Ecranele de filme găsite în cele mai moderne teatre comerciale profită de asemenea de acest material, deoarece permite strălucirea ridicată în condiții de întuneric. În camuflajul optic, utilizarea materialului retro-reflectorizant este esențială, deoarece poate fi văzută de departe și de afară în lumina soarelui luminos - două cerințe pentru iluzia invizibilității.

Camuflaj optic: mai multe componente ale pelerinei de invizibilitate

După cum puteți vedea în această imagine, experiența seamănă foarte mult cu mersul direct în fața unui ecran de proiecție a unui film, doar cu un fundal real.

După cum puteți vedea în această imagine, experiența seamănă foarte mult cu mersul direct în fața unui ecran de proiecție a unui film, doar cu un fundal real.

Pentru restul configurației, camera video trebuie să fie poziționată în spatele subiectului pentru a captura fundalul. Calculatorul preia imaginea capturată de la camera video, calculează perspectiva corespunzătoare și transformă imaginea capturată în imaginea care va fi proiectată pe materialul retro-reflectorizant.

Proiectorul apoi luminează imaginea modificată pe îmbrăcăminte, strălucind un fascicul luminos printr-o deschidere controlată de un dispozitiv numit un diafragma irisului. Această diafragmă este realizată din plăci subțiri, opace, iar întoarcerea unui inel schimbă diametrul deschiderii centrale. Pentru ca camuflarea optică să funcționeze corect, această deschidere trebuie să fie de dimensiunea unei găuri. De ce? Aceasta asigură o adâncime mai mare de câmp, astfel încât ecranul (în acest caz, mantia) să poată fi amplasată la orice distanță de proiector.

În sfârșit, sistemul de ansamblu necesită o oglindă specială pentru a reflecta imaginea proiectată spre mantie și pentru a lăsa razele de lumină care sărind din mantă să revină în ochii utilizatorului. Această oglindă specială se numește a divizor de fascicul luminos, sau a combinator - o oglindă pe jumătate argintată care reflectă ambele lumină (jumătatea argintată) și transmite lumină (jumătatea transparentă).

Dacă este poziționat corect în fața ochiului utilizatorului, combinatorul permite utilizatorului să perceapă atât imaginea îmbunătățită de computer cât și lumina din lumea înconjurătoare. Acest lucru este esențial, deoarece imaginea generată de computer și scena din lumea reală trebuie să fie integrate pe deplin pentru ca iluzia invizibilității să pară realistă. Utilizatorul trebuie să se uite printr-o poză în această oglindă pentru a vedea realitatea augmentată.

În pagina următoare, vom analiza modul în care acest sistem întreg se îmbină.

Camuflaj optic: Sistemul complet de invizibilitate

O modalitate de a face o persoană să pară transparentă

O modalitate de a face o persoană să pară transparentă

Acum, să punem toate aceste componente la un loc pentru a vedea cum apare mantia de invizibilitate pentru a face o persoană transparentă. Diagrama de mai jos arată aranjamentul tipic al diverselor dispozitive și piese de echipament.

Odată ce o persoană își îmbrăcă mantia realizată cu materialul retro-reflectorizant, iată succesiunea evenimentelor:

  1. O cameră video digitală surprinde scena din spatele persoanei care poartă mantia.
  2. Calculatorul procesează imaginea capturată și face calculele necesare pentru a ajusta imaginea statică sau video, astfel încât să pară realistă atunci când este proiectată.
  3. Proiectorul primește imaginea îmbunătățită de la computer și strălucește imaginea printr-o deschidere de dimensiuni de ochi pe combinator.
  4. Jumătatea argintată a oglinzii, care este complet reflectantă, renunță la imaginea proiectată către persoana care poartă mantia.
  5. Mantia acționează ca un ecran de film, reflectând lumina direct înapoi la sursă, care în acest caz este oglinda.
  6. Razele de lumină care se ridică de pe mantie trec prin partea transparentă a oglinzii și cad pe ochii utilizatorului. Amintiți-vă că razele de lumină care se ridică de pe mantie conțin imaginea scenei care există în spatele persoanei care poartă mantia.

Persoana care poartă mantia pare invizibilă deoarece scena de fundal este afișată pe materialul retro-reflectorizant. În același timp, razele de lumină din restul lumii au voie să ajungă în ochii utilizatorului, făcând să pară că există o persoană invizibilă într-o lume cu aspect normal.

Camuflaj optic: aplicații invizibile din lumea reală

Deși o mantie de invizibilitate este o aplicație interesantă a camuflajului optic, probabil că nu este cea mai utilă. Aflați mai multe despre aplicații din lumea reală.

Deși o mantie de invizibilitate este o aplicație interesantă a camuflajului optic, probabil că nu este cea mai utilă. Aflați mai multe despre aplicații din lumea reală.

Cuvintele „mantie de invizibilitate” tind să convoace imagini de aventură fantastică, spionaj magic și înșelăciune mondială. Cu toate acestea, aplicațiile reale pentru camuflaj optic sunt mult mai puține. Puteți uita să vă ascundeți nava romulană sau să stați în dormitorul vrăjitorilor doamnei, dar asta nu înseamnă că nu există o serie de utilizări viabile pentru tehnologie.

De exemplu, piloții care aterizează cu un avion ar putea folosi această tehnologie pentru a face transparent podelele cabinei. Acest lucru le-ar permite să vadă pista și uneltele de aterizare doar aruncând o privire spre podea (ceea ce ar afișa vederea din exteriorul fuselajului) În mod similar, șoferii nu ar trebui să se ocupe de oglinzi și spoturi oarbe. În schimb, ei puteau doar „privi” întreaga parte din spate a vehiculului. Tehnologia se mândrește cu potențiale aplicații în domeniul medical, deoarece chirurgii ar putea folosi camuflaj optic pentru a vedea prin mâinile și instrumentele lor pentru o vedere neobstrucționată a țesutului de bază.

Destul de interesant, o posibilă aplicație a acestei tehnologii se învârte în jurul valorii de a face obiectele mai vizibile. Conceptul se numește telexistența reciprocă și implică în esență proiectarea aspectului unui utilizator la distanță pe un robot acoperit cu material retro-reflectorizant. Spuneți că un chirurg opera pe un pacient prin intermediul unei intervenții chirurgicale robotizate cu telecomandă. Telexistența reciprocă ar oferi medicilor umani care asistă procedura cu percepția că lucrează cu un alt om în loc de o mașină.

În acest moment, telexistența reciprocă este science fiction, dar oamenii de știință continuă să împingă limitele tehnologiei. De exemplu, jocurile omniprezente devin deja o realitate. Jocuri păstrătoare extinde experiențele de joc în lumea reală, fie pe străzile orașului, fie în sălbăticie îndepărtată.Jucătorii cu afișaje mobile se mișcă prin lume în timp ce senzorii captează informații despre mediul lor, inclusiv locația lor. Aceste informații oferă o experiență de joc care se schimbă în funcție de locul în care sunt utilizatorii și de ceea ce fac.

Nu dispare pe noi. Avem multe alte legături pentru a le explora în continuare.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Regretul Cu Numele Copilului Este În Creștere, Spune Expertul
Regretul Cu Numele Copilului Este În Creștere, Spune Expertul

Amomul Populației Amish Din Sua
Amomul Populației Amish Din Sua

Scrisoarea Medievală Dezvăluie Călugărița Bawdy Care Și-A Falsificat Moartea Pentru A Scăpa De Convent
Scrisoarea Medievală Dezvăluie Călugărița Bawdy Care Și-A Falsificat Moartea Pentru A Scăpa De Convent

Fosilizată, Pădurea „Pompeii” Descoperită Sub Cenușă
Fosilizată, Pădurea „Pompeii” Descoperită Sub Cenușă

Fostii Ingineri Nasa Construiesc Un Transformator Subacvatic Din Viața Reală
Fostii Ingineri Nasa Construiesc Un Transformator Subacvatic Din Viața Reală


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com