Re: [问卦] 有没有超材料的八卦?

楼主: jfsu (水精灵)   2015-03-27 12:25:28
※ 引述《krishuang (五柳先生)》之铭言:
: 超材料(metamaterial)本身是平凡无奇的材料,利用精密的特殊排列结构去改变光等波动
: 性质。
: 除了产生负折射率、制作隐形斗篷,还可以模拟广义相对论、进行地震防护…
: 有没有超材料的八卦?
这东西其实跟隐形有关,底下我来补充关于这类隐形技术。
说到隐形,根据马克士威尔方程式,它是一种与原子有关的性质。假设乡民没有像
哈利波特一样有隐形斗蓬,那你唯一可做的就是将自己液化,再加热到汽化,然后
把自己变成晶体,最后把自己加热再急速冷却。(原理不再此论述,请参考马克士威尔
的光理论与原子理论。)
承上,就算你是白袍巫师甘道夫,要实现上述每一个步骤都非常困难!不过,目前
最看好一种叫做‘超材料’的新奇玩意!人们可以透过它来做到隐形。由于超材料
是违反光学定律,一度被认为不可能做出。
2006年,一项由美国国防部赞助、杜克大学(Duke University)、英国皇家学院(Imperial
College)的研究成功地突破旧有的认知,制造出可以在微波下隐形的物体。
何谓‘超材料’?
最初的构想由苏俄科学家 Victor Veselago在1967年提出。
制造方式:在普通材料中植入能令电磁波以非正统方式转弯的细小植入物。
植入超材料里的构造一定要小于射线的波长,如微波的波长为3cm,如果要让微波改变
路径,植入物一定要小于3cm。
简而言之,它的厉害之处就是能操控折射率(index of Refraction)。还记得
国中理化课有提到:光经过透明的介质时会改变方向,好比将手放进水中,或是透过
眼镜的镜片看东西。水和玻璃(就是上述中的介质)会令光的行进路线扭曲或转向。
(这是因为水和玻璃内数以万计的原子会减缓光的速度;真空之下,光速是维持不变。)
将光速除以它进入介质后速度就是折射率;介质的密度越大,折射率越高,光转弯的
幅度越大。
根据这个道理,只要控制超材料的折射率,让光线在物体周围绕行,这个物体就会隐形。
(因为光线进不到我们的眼中。)要做到这一点,折射率要为负值!
的确,每一本教科书都会跟你说this is impossible! 但这几年,超材料已在实验室
制造出来,光学教科书将得为此重新改写。
最后,这类的新闻通常被如此写道:
妓者:“隐形斗篷何时能问世?”
科学家:“我们对于超材料的研究仍持续进行...”
妓者:“我是说,隐形斗篷何时能问世?”
科学家(低头沉思):“嗯...”
妓者(哭着哀求):“拜托,给个数字就好,像是几个月或几年,我急着交稿...。”
科学家:“好吧,...大概十五年吧...。”
新闻跑马灯:
╔═══════════════════════╗
║科学家宣称再过15年哈利波特的隐形斗篷就要问世!║
║公道价八万一!超市就可以买得到! ║
╚═══════════════════════╝
注:
上述并非玩笑,而是真有其事!2006年,该名科学家在新闻刊登之后拒绝再给出
  任何时间表!
要将隐形技术由微波推展到可见光的领域还有段非常难的技术障碍要克服,目前是运用
奈米技术来实现。已知的方式如:借用半导体产业的微影蚀刻技术(Photolithography)
或是发展光子晶体(Photonic Crystal),甚至是电浆子光学(Plasmonics)。
最后,补充一点,这种斗篷有个缺点,你躲进去就看不到外头了。解决的方式是,
你得装个玻璃来让部份的光线折射到你的眼中,不过,外头的人会看到有一双眼睛
飘浮在空中....。
参考书籍:
1.电影中不可能的物理学
2.wikipedia
3.伪‧哈利波特

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