Hvor tæt på usynligt kan et spejl være?

(Phys.org) - I 2011, matematikere Alexander Plakhov og Vera Roshchina beviste, at genstande med spejloverflader ikke kan være helt usynlige. Nu i en ny undersøgelse, Plakhov er vendt tilbage til problemet, at spørge, hvor tæt på et usynligt objekt med spejloverflader kan være.

Ved hjælp af koncepter fra billard og optik, han har vist, at svaret afhænger af objektets volumen og minimumsradius for en imaginær sfære, der indeholder objektet. Værket er offentliggjort i en nylig udgave af Proceedings of The Royal Society A .

I undersøgelsen, Plakhov, som er ved University of Aveiro i Portugal og Institute for Information Transmission Problems in Russia, begynder med at definere et "synlighedsindeks". For objekter, der er tæt på usynlige, synlighedsindekset er tæt på nul, mens objekter, der er tydeligt synlige, har et højere synlighedsindeks.

Synlighedsindekset bestemmes af de vinkler, hvormed lysstråler afviger, når de når et objekt. For perfekt usynlige objekter, lysstrålerne passerer lige igennem, så deres vinkler ændres slet ikke. I modsætning, objekter, der er tydeligt synlige, forårsager store afvigelser i lysstrålernes vinkler.

For at definere synlighedsindekset, Plakhov vedtog ideer fra billardteori, som lysstråler, der reflekterer fra spejloverflader, kan betragtes som analoge med billardkugler, der hopper ud af siderne af et billardbord. Ved hjælp af billard -modellen, han viste derefter, at synlighedsindekset aldrig kan være mindre end en bestemt positiv værdi, der er en funktion af objektets volumen og radius af en usynlig kugle, der indeholder objektet. Det er, han fastslog, at synlighedsindekset aldrig når nul, men har en minimum ikke-nul værdi, angiver, hvor tæt på et usynligt objekt med spejloverflade teoretisk set kan være.

For nu, imidlertid, denne minimumsværdi er kun et skøn og ikke et endeligt svar, og Plakhov planlægger at fremhæve denne værdi yderligere i fremtiden.

"Det lavere estimat, der er opnået i avisen, er langt fra at være skarpt, og der er behov for yderligere arbejde for at forbedre det, "Fortalte Plakhov Phys.org . "I særdeleshed, det er ikke klart, om der findes en sekvens af kroppe med fast volumen og diameteren går til uendelig, og med forsvindende synlighedsindeks. "

Også, da det er muligt for objekter at eksistere, som kun er usynlige fra bestemte retninger, Plakhov planlægger at studere et ændret synlighedsindeks relateret til et valgt sæt observationsretninger.

Spørgsmålet om usynligheden af ​​spejlvendte objekter er ikke bare en matematisk nysgerrighed, men det har også potentielle praktiske anvendelser. For eksempel, spejle er meget billigere og lettere at fremstille end metamaterialer, som i øjeblikket undersøges for deres usynlighedsegenskaber. Evnen til at skabe effekten af ​​usynlighed - især set fra flere retninger - har en lang række potentielle anvendelser, herunder militære applikationer (skjulning af ubåde og fly) medicinsk billeddannelse (tilsløring af indre organer, der blokerer et interesseområde), og forbedring af ydeevnen for små elektroniske enheder ved omhyggeligt at kontrollere lys- og varmestrømmen.

"Mit arbejde og mine samarbejdspartnere har tiltrukket det videnskabelige samfunds opmærksomhed til problemet med spejl -usynlighed, som jeg anser for at være af stor betydning, "Sagde Plakhov." Vi er i begyndelsen af ​​denne rejse, og jeg tror, ​​at de mest betydningsfulde opdagelser endnu ikke skal komme. "

© 2017 Phys.org