物理学家为扩散介质中的可见光建立隐形斗篷

时间：2021-10-02 08:58:00来源：

在扩散的光散射介质中，光沿随机路径移动（请参阅放大镜）。普通对象（左）投射阴影，带有隐形斗篷的对象（右）投射阴影。（图像：R.Schittny / KIT）

卡尔斯鲁厄理工学院的物理学家开发了一种简单的方法，用于构建和测试用于散射光散射介质的隐形斗篷。

真正的隐形斗篷相当复杂，仅在某些情况下有效。物理定律可防止光学隐身斗篷使空气中的物体看不见任何方向，颜色和偏振。但是，如果更改了介质，则隐藏对象变得容易得多。现在，KIT物理学家已经通过相对简单的方法成功制造了产品，并测试了用于散射光散射介质（例如雾或牛奶）的理想隐形斗篷。他们的结果发表在著名的《科学》杂志上。

在扩散介质中，光不再线性传播，而是被介质中的粒子永久散射。例如，雾气，云雾或磨砂玻璃窗格使光线进入，但隐藏了光源。该研究的第一作者罗伯特·施尼特尼（Robert Schittny）表示：“光散射介质的这种特性可用于将物体隐藏在内部。”“新的隐形斗篷具有相当简单的结构。”

在实验中，Schittny使用扩展的光源从背面照亮了几厘米宽的有机玻璃水箱。储罐中充满白色浑浊液体。内部物体在罐壁上投射出可见的阴影。直径为几厘米的简单金属圆柱体或球体被用作测试对象。为了隐藏它们，首先将它们涂上白色分散涂料，以使光以漫反射的方式反射。为了使光线绕过物体，研究人员应用了由透明硅材料PDMS制成的薄壳，并在其中添加了一定浓度的光散射三聚氰胺微粒。硅/三聚氰胺壳比环境中的扩散快，因此使光线绕过对象。因此，他们不再投下阴影。“阴影消失表示成功掩盖。”

马丁·韦格纳指出：“空气中理想的光学隐形斗篷有一个缺点。”他在KIT应用物理研究所和KIT纳米技术研究所进行研究。“它们违反了爱因斯坦的相对论，该相对论规定了光速的上限。“但是，在散射介质中，光会散射几次，但是有效光速会降低。在这里，可以实现理想的隐形斗篷。”

由Wegener和Schittny进行的研究是由DFG功能纳米结构中心（CFN）资助的，它代表了证明该原理的纯粹基础研究。“我们将需要等待很长时间才能真正应用于实际应用，但是借助所发现的原理，可能有可能为带有集成金属条或防盗传感器的浴室生产磨砂玻璃板。这些传感器或条形图从内部和外部都是不可见的。” Schittny解释说。

出版物：Robert Schittny等人，“在散射光散射介质中隐身隐藏”，《科学》，2014年； DOI：10.1126 / science.1254524

图像：R.Schittny /工具包