Російський університет дружби народів
Інженерний факультет
Кафедра Кібернетики і Мехатроніки
Реферат
Метаматеріали і проблеми «ельфійського плаща». Наскільки близькі «двері в казку»?
Москва, 2013
Введення
Основне завдання, що стоїть перед розробниками маскирующих пристроїв, полягає в тому, щоб зробити об'єкт невидимим, за рахунок виконання двох необхідних вимог: світ не повинен відбиватися від об'єкта, і повинен повністю обходити об'єкт. При цьому спостерігач повинен бачити тільки задній фон, а жодним чином не предмет, замаскований пристроєм-невидимкою.
У 1967 році радянський фізик Віктор Георгійович Веселаго (співробітник Інституту загальної фізики імені Олександра Михайловича Прохорова РАН, Москва) передбачив можливість створення матеріалу з негативним коефіцієнтом заломлення (метаматериала), який він назвав «лівостороннім». У своїй статті «Електродинаміка речовин з одночасно негативними значеннями е і м», опублікованій в «Успіхи фізичних наук», він прийшов до висновку, що в матеріалі істотно змінюються майже всі відомі оптичні явища. Хвилі в них повинні рухатися проти напрямку поширення променя і взагалі поводитися дивним чином, лінзи ж з цих матеріалів-володіти чарівними властивостями і неперевершеними характеристиками, одним з таких властивостей є те, що хвиля буде огинати предмет, який поміщений в метаматеріал, а не відбиватися від нього. Проте у всіх відомих речовин показник заломлення позитивний: за декількох років інтенсивних пошуків Веселаго не знайшов жодного матеріалу з підходящими електромагнітними властивостями, і його гіпотеза була забута. Про неї згадали лише на початку XXI століття.
Завдяки останнім досягненням в галузі матеріалознавства ідея Веселаго була відроджена. Електромагнітні властивості речовин визначаються особливостями утворюють їх атомів і молекул, що володіють досить вузьким діапазоном характеристик. Тому властивості мільйонів відомих нам матеріалів не так вже різноманітні. Однак у середині 1990-х рр.. вчені з Центру технології матеріалів ім. Марконі в Англії зайнялися створенням метаматеріалів, які складаються з макроскопічних елементів і розсіюють електромагнітні хвилі зовсім не так, як будь-які відомі речовини.
У 2000 р. Девід Сміт разом з колегами з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго виготовив метаматеріал з негативним показником заломлення. Поведінка світла в ньому виявилося настільки дивним, що теоретикам довелося переписати книги по електромагнітним властивостям речовин. Експериментатори вже займаються розробкою технологій, в яких використовуються дивовижні властивості метаматеріалів, і створюють суперлінзи, що дозволяють одержувати зображення з деталями менше довжини хвилі використовуваного світла.
В даний час принцип роботи, так званих плащів-невидимок з метаматеріалів (грец. мета - понад, за межами), може бути заснований на тому, що вони заломлюють що проходить крізь них світло таким чином, що зовнішній спостерігач не може помітити приховуваний предмет. Для їх створення потрібні мате...
