Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pryzmat z metamateriałów tworzy odwrotną tęczę

ghost666 28 Sty 2015 12:44 2934 7
  • Pryzmat z metamateriałów tworzy odwrotną tęczę W klasycznej tęczy czerwony jest zawsze na górze, a fioletowy na dole. Jest to prawdziwe, niezależnie czy tęcza wytworzona jest z wykorzystaniem szklanego pryzmatu czy kropelek wody i wynika to z faktu iż materiały te tak samo załamują światło. Różne ugięcie światła o różnych długościach fali idzie w tą samą stronę - kolory o dłuższych falach (czerwony) są mniej uginane niż kolory o krótszych falach (fiolet). Jednakże naukowcom udało się zaprojektować pryzmat, który robi coś odwrotnego - zagina mocniej promienie światła o krótszych falach, czego skutkiem jest odwrócona tęcza.

    Naukowcy z uniwersytetów w Coimbrze i Lizbonie w Portugalii, opublikowali artykuł, którego pierwszym autorem jest Tiago A. Morgado, w którym opisują w jaki sposób udało im się wykreować odwróconą "tęczę" w zakresie promieniowania mikrofalowego, z wykorzystaniem opracowanego przez siebie pryzmatu wykonanego z metamateriałów. Artykuł ten przeczytać można tutaj http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/105/26/10.1063/1.4905152 .

    Pryzmat wykonany jest z metamateriału; metamateriały to wytworzone przez człowieka materiały, które charakteryzują się własnościami niespotykanymi u materiałów spotykanych naturalnie. W tym przypadku nietypową własnością jest nielokalna topologia, która prowadzi do anomalnego uginania światła i tworzenia odwrotnej tęczy.

    Jak tłumaczą naukowcy, naturalne kryształy, takie jak szkło, i inne materiały, na przykład woda, wykazują lokalną strukturę, w której atomy znajdują się w izolowanych punktach w strukturze materii i są w stanie oddziaływać tylko z sąsiednimi atomami. Dla kontrastu, w nowym metamateriale, atomy są połączone ze sobą poprzez przecinające się metalowe druty. Dzięki temu wytwarza się ponad lokalna struktura, a odpowiedzi atomów na światło są ze sobą fundamentalnie splątane na dużą odległość, dzięki zwiększeniu zasięgu oddziaływań pomiędzy atomami materii w tym materiale.

    Nielokalny charakter odpowiedzi materiałów zmienia sposób, w jaki zachowują się one dla różnych częstotliwości światła, co prowadzi do efektu nazywanego anomalną dyspersją światła. Jej anomalność polega na tym, że współczynnik załamania, a przez co kąt ugięcia światła, zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości światła. Zjawisko to jest odwrotnością tego, co dzieje się w konwencjonalnych materiałach, takich jak szkło czy woda.

    Pryzmat z metamateriałów tworzy odwrotną tęczę





    Naukowcy potwierdzili swoje słowa demonstrując działanie metamateriałowego pryzmatu tak eksperymentalnie, jak i prowadząc symulacje teoretyczne. Wszystkie te rzeczy wskazują, iż nielokalny metamateriał powoduje powstawanie odwrotnej "tęczy". Prototyp pryzmatu składa się ze stosu 297 płytek drukowanych, na których umieszczone są odpowiedniego kształtu ścieżki o grubości 0,25 mm, które pozwalają na ponadlokalne sprzężenie odpowiedzi na promieniowanie elektromagnetyczne. Jakkolwiek ten prototyp działa jedynie w zakresie mikrofalowym, to ten sam efekt funkcjonować może dla innych zakresów spektralnych, także zakresu widzialnego.

    "Aktualnie badamy sposoby w jaki można by zaimplementować nielokalny materiał dla częstotliwości optycznych" - mówi współautor artykułu w Applied Physics Letters profesor Mario Silverinha z uniwersytetu w Coimbrze. "Jest to dosyć duże wyzwanie z punktu widzenia technologicznego, jednakże jesteśmy przekonani, iż jest to możliwe".

    Poza możliwością tworzenie odwrotnej tęczy, metamateriał ten ma także inne zastosowanie. Anomalna dyspersja może znaleźć swoje aplikacje w zakresie, na przykład, obrazowania, gdzie pozwolić może na zmniejszenie zniekształceń obrazu.

    "Z uwagi na fakt, że normalne materiały wykazują klasyczną dyspersję, klasyczne jednolite szklane soczewki nie są w stanie skupić wszystkich składowych spektralnych światła w tym samym punkcie, nawet w przypadku gdy efekty dyfrakcyjne są pomijalne" - mówi profesor Silverinha. "Dlatego też obrazy produkowane przez urządzenia o szklanych soczewkach wykazują zniekształcenia w postaci aberracji chromatycznej. Interesującą możliwością, jaką daje anomalna dyspersja, jest korygowanie aberracji chromatycznej. Wykazaliśmy już, iż pokrycie standardowej soczewki wykonanej z materiału o klasycznej dyspersji, metamateriałem o dyspersji anomalnej, może korygować efekty aberracji wynikłe z dyspersji szkła dla dowolnej długości fali. Może to udostępnić nową, fascynującą możliwość poprawy własności optycznych układów cierpiących z uwagi na aberrację chromatyczną. Innymi potencjalnymi aplikacjami nielokalnego metamateriału są, na przykład, ekstremalnie małe falowody, mniejsze niż długość fali, a także możliwość stworzenia planarnych soczewek skupiających, opartych o materiały o ujemnym współczynniku załamania".

    Źródło:

    http://phys.org/news/2015-01-metamaterial-prism-reverse-rainbow.html#jCp

  • #2 29 Sty 2015 01:50
    ccompany
    Poziom 15  

    Od kiedy szkło jest kryształem?
    Patrząc z punktu budowy jest cieczą.

  • #3 29 Sty 2015 02:09
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    ccompany napisał:
    Od kiedy szkło jest kryształem?
    Patrząc z punktu budowy jest cieczą.


    Nie. http://pl.wikipedia.org/wiki/Szk%C5%82o

  • #5 29 Sty 2015 11:12
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    marek_ka napisał:
    ghost666 napisał:

    No to przeczytaj uważnie zamieszczony przez ciebie artykuł.
    Szkło jest nie jest kryształem.
    Następnie dowiedz się jaka jest budowa cieczy.


    Polecam jednak zajrzeć do linku.

    Wikipedia napisał:
    Twierdzenie, że szkło jest cieczą lub przechłodzoną cieczą jest nieprawidłowe, bowiem ze względu na właściwości reologiczne, szkło jest ciałem stałym


    Poza tym - wiem że typowe szkło nie jest kryształem, bo jest amorficzne i nie ma dalekozasięgowego uporządkowania. Ale autorzy artykułu nazywają je kryształem (może chodzi im o szkło kwarcowe?) i jako tłumacz staram się to w miarę wiernie przetłumaczyć. Kropka.

  • #6 29 Sty 2015 22:32
    prosiak_wej
    Poziom 26  

    Skoro zademonstrowali to może by tak pokazali zdjęcie ukazujące tą odwrotną tęczę...

  • #7 29 Sty 2015 23:49
    ccompany
    Poziom 15  

    Uporządkowanie atomów jak w cieczy nie równa się nazwaniu szkła cieczą.
    Stwierdziłem, że szkło nie jest kryształem.
    Proszę czytać ze zrozumieniem.

    W sensie dosłownym odwrotnej tęczy Ci nie pokażą, bo nie zrobili tego eksperymentu w widzialnym zakresie fal.

  • #8 03 Lut 2015 08:18
    Tremolo
    Poziom 43  

    Cytat:
    W sensie dosłownym odwrotnej tęczy Ci nie pokażą, bo nie zrobili tego eksperymentu w widzialnym zakresie fal.



    Bali się ja zademonstrować.

    Podobno na jakimś placu miała zostać wyświetlona.


    O co chodzi z grubością fali?

    Cytat:
    Nielokalny charakter odpowiedzi materiałów zmienia sposób, w jaki zachowują się one dla różnych częstotliwości światła, co prowadzi do efektu nazywanego anomalną dyspersją światła. Jej anomalność polega na tym, że współczynnik załamania, a przez co kąt ugięcia światła, zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości światła. Zjawisko to jest odwrotnością tego, co dzieje się w konwencjonalnych materiałach, takich jak szkło czy woda.


    Tu powiedzieli jakby było dla częstotliwości optycznych.