Новое устройство маскировки делает объект невидимым под разными углами зрения

За последнее десятилетие, вдохновившись фантастической идеей "шапки-невидимки" или "мантии-невидимки", несколько групп исследователей и инженеров разработали свои устройства, которые позволяют скрыть объект из поля зрения наблюдателя. Одни из них – простые, другие выполнены с использованием высоких технологий и экзотических материалов. В большинстве случаев, основная идея заключается в том, чтобы заставить свет обойти предмет, который необходимо скрыть так, чтобы у зрителя возникло ощущение, что его в поле зрения нет.

Но у многих существующих прототипов "шапки-невидимки" есть серьёзный недостаток: они скрывают объект, только если наблюдатель стоит строго напротив него. Смена угла зрения тут же выдаёт наличие обмана. Кроме этого многие устройства существенно смещают фон, что также выдаёт присутствие спрятанного объекта. Джон Хаувелл (John Howell) и Джозеф Чой (Joseph Choi) из университета Рочестера решили эти проблемы с помощью комбинации стандартных линз.

Для того чтобы скрыть объект из поля зрения, и при этом сохранить неизменным фон, исследователи подобрали четыре линзы с определённой оптической силой и расположили их на строго фиксированном расстоянии друг от друга. Для проверки работоспособности своего маскирующего устройства учёные размещали объекты за линзами на фоне цветной сетки.

В ходе экспериментов наблюдатель менял угол зрения, при этом сетка смещалась из стороны в сторону так, как будто на её фоне не было скрываемого предмета: линии оставались целыми без разрывов, а размеры фона не искажались. Кроме этого, в отличие от некоторых своих предшественников, новое устройство скрывает объекты во всём видимом диапазоне, а не только в отдельных его областях.

В пресс-релизе университета сообщается, что элементарный принцип работы "рочестерской мантии" (The Rochester Cloak) позволит скрывать разные объекты, для чего будет необходимо просто подобрать линзы необходимого размера.

Несмотря на все свои превосходства, новое маскировочное устройство также несовершенно. Линзы собирают свет в компактный пучок и пропускают его по центральной оси. Поэтому область невидимости, имеет форму пончика. Объекты, расположенные на периферии, исчезают, но, оказавшись в центре, становятся видны. Правда, авторы проекта утверждают, что в их арсенале есть более сложные системы, где эта проблема отсутствует. К тому же этот эффект можно существенно уменьшить, если использовать большие линзы.

В статье, опубликованной в издании Optics Express, Хаувелл и Чой описывают принцип работы "плаща-невидимки" с помощью математических формул. Они использовали технику под названием ABCD-матрица, которая объясняет, как свет изменяется при контакте с линзами, зеркалами и оптическими элементами.

Учёные говорят, что их изобретение может найти применение за пределами лаборатории. Например, с его помощью хирург во время операций может смотреть сквозь собственные руки. Также подобный оптический прибор пригодится ювелирам и людям, занятым ручной сборкой миниатюрных механизмов. Кроме того, описываемый принцип работы может быть использован в больших грузовиках, чтобы обеспечить водителям максимальный обзор "сквозь" элементы кабины.