Открытия

Учёные придумали «умное» зеркало, прозрачное для лучей разных направлений

Уникальное зеркало было создано учеными из Америки: когда оно начинает вращаться, то становится прозрачным. Такая способность нового зеркала возникает благодаря специальному материалу, фильтрующему световые лучи в зависимости от их различных направлений. Такое интересное открытие в будущем, возможно, будет использовано для того, чтобы делать фотографии слабосветящихся объектов, находящихся в космосе.

Главными характеристиками света являются длина волны или частота (фактический цвет), направление света и поляризация. Учеными уже давно изучен процесс фильтрации света по длине волны в зависимости от его поляризации. К примеру, таким же способом действуют поляризационные 3Д-очки, то есть каждый глаз человека способен видеть немного различающиеся изображения.

А процесс фильтрации света по направлению распространения его волн (то есть когда через преграду проходит свет, который падает только под определенным углом) является довольно сложным.

Ученый Ичэнь Шэнь вместе со своими коллегами из Массачусетского технологического института смог решить эту задачу, используя для этого структуру, которая была изготовлена из восьмидесяти четырех ультратонких слоев стекла, чередующихся между собой, и оксида тантала.

В тот момент, когда свет начинает проходить от одного слоя к другому, лучи света только частично начинают отражаться, но за исключением тех лучей, которые падают на поверхность слоя под определенным углом. Те лучи света, которые падают под углом, который назван углом Брюстера, имеющий определенную поляризацию, пройдет сквозь зеркальную поверхность, как будто отражающей поверхности совсем нет. Угол Брюстера определяется для каждого материала отдельно, так как каждый из материалов имеет различную способность преломления.

Благодаря восьмидесяти четырем слоям, командой исследователей была значительно увеличена отражающая способность материала, при том, что учеными не была затронута способность поляризованного света. Световые лучи проходят сквозь поверхность под углом Брюстера, и поверхность, выглядящая как зеркало, в одной точке приобретает прозрачность.

Попытки создать подобные поверхности, проводившиеся ранее, ограничивались несколькими частотами или частотами с невидимым диапазоном. А новая исследовательская работа является первой, которая охватила все видимые области спектра.

Учеными сделано предположение, что однажды их открытие позволит получить фотографии объектов, являющихся слабосветящимися в космическом пространстве. Для этого уникальный материал, созданный учеными, будет расположен перед объективом камеры, при этом угол расположения будет таким, чтобы свет от более слабосветящегося объекта падал под углом Брюстера. Таким образом, этот свет будет проходить в отверстие, а свет от яркосветящегося объекта будет отражаться от фильтра.

Подобный способ может быть применен, к примеру, для разработки радара, используя который возможно будет обнаружение объектов, приближающихся в установленном направлении. Также новый метод может быть использован и при создании солнечных батарей, специальных детекторов для микроскопов, телескопов и уникальных фильтров для экранов мониторов (для того, чтобы со стороны невозможно было подсматривать за работой пользователя).

В методе ученых все же есть одна проблема, которая заключается в том, что зеркало действует только при его нахождении в жидкости, имеющей такой же коэффициент преломления, что и стекло. При том, что воздух обладает другим коэффициентом преломления и выступает третьим слоем, который портит оптический трюк. Несмотря на это, у исследователей есть надежда, что эта проблема решится, если заменить стекло каким-либо другим материалом с таким же показателем преломления, что и у воздуха.

Автор: Светлана
Добавление комментария
Последние новости