中科院院士展示"隐身术"是啥原理?

2023-11-02 | 来源: 齐鲁晚报 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

近日，在一场科学活动上，中国科学院院士褚君浩介绍了“多种光学隐身方法的效果测试”，现场展示了利用特殊材料实现的“隐身术”。实验过程中实现隐身的原理是什么？隐身技术走入日常生活还要多久？

揭秘“消失的下半身”

在现场，褚君浩院士请工作人员手持一块面板，起初透过面板还可看到人物的下半身，但将这块材料旋转90度之后，褚君浩院士的下半身“消失不见了”，但能够清楚地看到人物身后的舞台场景。褚君浩院士表示：“未来哈利·波特的隐形斗篷将成衣柜里的日常用品。”

△材料旋转前后

北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征介绍，褚君浩院士实现下半身“隐身”的原理是柱镜光栅，该材料很特殊：

由一排排微小圆柱状凸透镜排列组成柱镜光栅，每一根柱状凸透镜都会把背后的物体压缩成一个细条，透镜数量足够多时，就会把物体分解成无数个相同的细条，让人仿佛看不见了，从而在视觉上达到“隐身”效果。

△手机微距拍摄的柱镜光栅

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实验中将薄膜板旋转90度，就是为了使柱镜与褚君浩院士的腿平行。而之所以能看到舞台背景，主要是因为背景里的横条纹。这些横条纹在成像后依然是完整的条纹，因此较为醒目，也正是这些横条纹足以吸引注意力，才使得隐身效果更为突出。

此外，褚君浩院士还展示了其他的隐身方式，包括利用折射率相似的两种物质、平面镜反射成像等。

完美隐身？超材料怎么做到的？

陈征介绍，广义的隐身是指与背景融为一体，从这一角度而言，要实现可见光范围内的隐身事实上还有不少方法。比如，趴在草丛中穿上迷彩服，就是一种较为粗糙的隐身。

从光学上看，要实现不透明物体的隐身，可以利用平面镜的反射，让光线绕过物体，保持入射光线与出射光线方向一致即可。对于透明物体，可以利用折射率实现隐身。

要实现真正的完美隐身，超材料提供了全新的解决方案。中国科学技术大学副研究员袁岚峰介绍，超材料的性质在于材料中的纳米颗粒的堆积方式。穿上用超材料制成的衣服，射在身上的光线都发生反方向偏折，在远处看就像光没有经过任何物体。并且超材料不只局限于光学，在很多电磁波段，甚至声学领域都存在。

袁岚峰说：“这是一个革命性的思路，不是依靠材料本身的性质，而是依靠材料结构堆积的不同来实现以前无法实现的效果，如负折射率、负磁导率等。”

穿上隐身衣还远吗？