屋子里的镜子会愚弄你,让你以为墙面的确是一个开放的走廊;采用超材料,相反的情况就会出现。首次实际演示的幻觉光学表明,一个开放的通道可以看起来像挂着镜子的墙壁,这表明,未来有可能模仿艾丽丝漫游奇境记中的情景,走进镜子里。
这一演示采用了一个二维电子类型的光学系统,依靠的是折转一些超材料的负折射率(negative refractive index)。这个属性使光线可以射入或射出超材料,“反向”折射,这就像光线被镜子反射,以直角穿过超材料的表面。
如果这样一大块超材料做成走廊的一面墙,魔幻效果就会出现。用一道光照亮走廊,也会照亮墙壁,通常都是这样,但这光线不会被超材料墙壁反射,继续沿着走廊照射,相反,光线会被表面折射并进入超材料中。
在超材料内,光线沿对角线向后传播,之后碰到一个成一定角度的镜子,镜子就直接放在超材料墙体的后面。它被超材料反射回来,再一次经过负折射,然后离开墙壁,返回到走廊。因此,在重新进入走廊时,光线传播就会退回光源。
观众沿着走廊看,就会意识不到这不同寻常的路径,照亮它的光线进了墙壁内。他们只会看到,自己很明显照在一面镜子里,挡住了走廊,是从一个角度挡住了,但是,实际情况是,反射的镜子被嵌入超材料的后面,形成走廊的一面墙。
电路训练
有很多可以佐证这一理论:现在,苏州东吴大学陈焕阳(Huanyang Chen)和同事已经证明,这种幻觉实际上也起作用。超材料可以完全控制光但不吸收光,这也是存在的,但是很难制作,所以,物理学家模拟这种幻觉就采用了电力系统,就是电感器和电容器。交流电通过这个系统时,经过制备,性能表现就可以像光线一样,只要光线穿过的光学系统包含超材料,而且这种超材料具有负折射率。
电流不是自由地通过电路,而是被挡在“通道”的入口,好像被一面“有角度的墙”反射了,墙壁就横在那儿,准确地说,就像光学系统的预期性能。
美国田纳西州纳什维尔市(Nashville)范德比尔特大学(Vanderbilt University)的杰森·瓦楞亭(Jason Valentine),称实验是很好的原理性证明。“随着未来技术的进步,有朝一日会实现这样的理念,会在更高的频率,甚至可见光频率实现这一理念,”他说。
研究小组并不是现在刚刚涉足光学幻觉领域,去年,他们提出,从理论上讲,超材料如何使一种物体的外观呈现为另一种物体。
爱丽丝漫游奇“镜”
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