• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Nähtamatuks tegev mantel teeb varjatust elektromagnetilise majaka

11.11.2013 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Ameerika teadlaste töörühm avaldas arXiv.org eelktrükiserveris artikli, mille järgi võib nähtamatuks tegev mantel eseme muuta hoopis elektromagnetkiirgust pillavaks majakaks.

Hajumise spektripilt. Kas varjestada, või mitte?

Rakendust leidnud varjestustehnoloogiad on mõeldud kindla sagedusega kiirguse blokeerimiseks. Hiljutine uurimus näitas, et integreerides üle kogu elektromagnetspektri on varjesti kombineeritud hajumine alati suurem kui varjestamata originaalil: ese muutub nähtavaks enamatel sagedustel.Töörühm esitas probleemile kaks lahendust: esiteks passiivne variant, mis kätkeb ülijuhtivaid materjale, teiseks aktiivne vairant, mis kätkeb metamaterjale.

Nähtamatuks tegeva rõivastuse idee ulatub Antiik-Kreekasse. Allmaa jumalal, peajumala Zeusi pojal Hadesel oli kiiver, mille kandja muutus nähtamatuks. Hadese kiivri mõju all tappis Mükeene kangelane Perseus kurikuulsa Meduusa.  Varjamissoovil on ka ebaisikulised väljundid. Näiteks sobiks sülearvuti sisemusse hästi varjesti, mis peidaks soojustundlikud komponendid soojuskiirguse eest. Enim kõneainet on aga pakkunud inimsilma eest peitev mantel. Lahendusi on nii teoreetilisi kui praktilisi, viimased neist töötavad vaid kindlas valguse sagedusvahemikus. Üks lubavamaid varjestustehnoloogiad põhineb metamaterjalidel. Metamaterjal on inimese loodud materjal, millel on füüsikalisi omadusi, mida looduses ei leidu. Näiteks on hulk metamaterjale, millel on negatiivne murdumisnäitaja. See tähendab et valgus murdub harjumuspärasest hoopis vastassuunas. 2006. aastal sooritati katse, mille käigus varjestati edukalt objekt mikrolainete eest.

Texase Austini Ülikooli teadlase Andrea Alù ning tema kolleegi Francesco Monticone järgi on aga enamik kaasaegsetest varjestamistehnoloogiatest, nende hulgas nn. koordinaatpöördevarjestid ja plasmoonilised keebid fundamentaalselt põhjuslikkusest ning passiivsusest piiratud kasutuskõlblikkusega. Iseäranis, kui vaadelda varjesti kostet kogu elektromagnetlainete spektri ulatuses. „See tähendab, et kui varjestit laia spektriga impulsiga ergastada, näeks vaatleja seda tegelikult paremini kui varjestamata olekus,“ ütles Alù. Teadlased arutlesid, et lisaks probleemi teaduslikule väärtusele on lõppeks oluline, et kindla sageduse eest varjestatud ese ei muutuks ülejäänud sageduste ulatuses selgelt nähtavaks, olgu lahinguväljal või laboris.

arXiv.org serveris avaldatud töös vaatles teadlastepaar kolme erinevat passiivvarjestit: plasmoonilist varjestit, mantelvarjestit ning optilise spektri transformatsioonivarjestit (loe lisa siit). Enim kiirgust hajus plasmoonilisest varjestist, järgnesid mantelvarjesti ning optilise spektri transformatsioonivarjesti. Üldiselt järeldati, et kõik kolm meetodit põhjustasid kogu katsetes kasutatud elektromagnetspektri ulatuses eseme summaarselt parema nähtavuse.

Lahendusena esitas töörühm mitu erinevat võimalikku laiaulatusliku hajumise probleemi lahendust. Esimene neist on passiivne ning kasutab vastavalt varjestatava eseme geomeetriale lõigatud diamagneetilist või ülijuhtivat korpust, mis vähendab hajumist 25 % ulatuses. Korpus on staatilistele magnetväljadele pea läbimatu (magnetiline läbitavus on nullilähedane).

Teine, aktiivne lahendus kätkeb ümber eseme täpselt paigutatud elektriliselt võimendusega metamaterjale. Praegustel varjestustehnoloogia passiivkomponentidel on fundamentaalne sagedushajutamise piirang, mida kirjeldab Fosteri reaktiivtakistusprobleem (Fosters reactance problem): passiivkomponendi pinna impedants kasvab monotoonse funktsioonina langeva kiirguse sagedusest. See põhjustab kitsa ribalausega varjestuse ning avardab hajumise enamatele sagedustele. Töörühm usub, et lisades metamaterjalist varjestusele operatsioonivõimended, peaks Fosteri seos olema murtav. Teisisõnu usuvad nad, et on võimalik luua passiivkomponendi pinnaimpedants, mis sageduse kasvades hoopis väheneb.

Nagu korralikule teadustööle ikka, leidub Alù ning Monticote tööle kriitikat. „Arvan, et artikkel küsib valesid küsimusi,“ ütles Inglismaa St. Andrews’i Ülikooli füüsik Ulf Leonhardt. Leonhardti põhjendas, et ideaalne varjestamine on füüsikaliselt võimatu, mistõttu on nn. vaatevälja sageduslik piiramine piisav lahendus. Hüpoteetiliselt täiuslik varjestusmantel tähendaks, et valgus peaks  kõikidel sagedustel liikuma lõpmatu kiirusega, sest valgus peaks ühe ja sama ajaga jõudma punktist A punkti B kaht trajektoori pidi: ümber eseme ning läbi eseme. Ent need trajektoorid ei ole ühepikad. Ebatäiusliku varjesti korral võtab valguse jõudmine ümber eseme rohkem aega kui otse minnes. Leonhardti arvates ei suuda seda väikest ajanihet mõõta miski peale väga täpse teadusinstrumendi. „Hajumisanalüüsis, nagu kirjeldatavas teadustööski, vaadeldakse elektromagnetlainete levikut nii varjestatud eseme ümber kui ka vabas ruumis. Viimane neist on kontrollkatse. Alù ning Monticote väidavad, et esimesel juhul liigub valgus oluliselt kauem ning ajaline nihe on rängalt suur. See on andmeanalüüsi viga. Praktiliselt ei ole nihe kuigi adutav.“

Allikas: Physicsworld.com

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Uus nähtamatuks tegev seade töötab hajutavas keskkonnas
  2. Arengud termovarjestuse tehnoloogias
  3. Eksperiment näitas, et aatomituum võib läbipaistvaks muutuda
  4. Akustilise avastamatuse keep
  5. Magnetväljade peitmine: loodi esimene ,,antimagnetseade”
  6. Valgus levib, justkui ruum puuduks
  7. Nanotrükk võimaldab valmistada suurte pindaladega metamaterjale
  8. Räni nanosambad juhivad infrapunavalgust
  9. Metamaterjal purustas oma murdumisnäitajaga rekordi
  10. Painduv metamaterjal

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Kuidas saada nähtamatuks

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in