Отвечает директор НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Вячеслав Авдин: Научная «невидимость» относится к способности объектов оставаться незамеченными человеческим зрением или современными технологиями наблюдения. Это явление объясняется физическими законами, такими как дифракционный предел и особенности материалов, включая графен и метаматериалы с отрицательным показателем преломления.
Дифракционный предел
Дифракционный предел определяет минимальное разрешение, которое можно достичь с использованием электромагнитных волн. Формула для расчета предела выглядит следующим образом:
[d = \frac{\lambda}{2n\sin\theta}]
Где:
- d — минимальный размер объекта, который можно наблюдать.
- λ — длина волны используемого излучения.
- n — показатель преломления среды.
- θ — апертурный угол объектива.
При обычных условиях (например, воздух, n ≈ 1):
[d \approx \frac{\lambda}{2}]
Это означает, что для видимого спектра (~400–700 нм) минимальное различаемое расстояние составляет примерно 200 нм. Объекты
Отвечает директор НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Вячеслав Авдин:
Научная «невидимость» относится к способности объектов оставаться незамеченными человеческим зрением или современными технологиями наблюдения. Это явление объясняется физическими законами, такими как дифракционный предел и особенности материалов, включая графен и метаматериалы с отрицательным показателем преломления.
Дифракционный предел
Дифракционный предел определяет минимальное разрешение, которое можно достичь с использованием электромагнитных волн. Формула для расчета предела выглядит следующим образом:
[d = \frac{\lambda}{2n\sin\theta}]
Где:
- d — минимальный размер объекта, который можно наблюдать.
- λ — длина волны используемого излучения.
- n — показатель преломления среды.
- θ — апертурный угол объектива.
При обычных условиях (например, воздух, n ≈ 1):
[d \approx \frac{\lambda}{2}]
Это означает, что для видимого спектра (~400–700 нм) минимальное различаемое расстояние составляет примерно 200 нм. Объекты меньшего размера становятся невидимыми для человеческого глаза и большинства оптических приборов.
Графен
Графит состоит из слоёв. Каждый слой составлен из атомов углерода, соединённых друг с другом так же, как в бензоле (см. рис.). Такой слой, отделённый от графита, называется графен. Таким образом, толщина графена – атомарная, и мы его, конечно, увидеть глазом не можем.
Но микрообъекты можно увидеть при использовании других видов микроскопов (не оптических) – электронных, атомно-силовых и пр.
Есть ещё «невидимость», когда свет не отражается от объекта (для видимого света таких пока не создали) или отражается так, что это невозможно зафиксировать (отрицательное преломление). Все эти свойства проявляются в определённом диапазоне длин волн и при падении света в определённом диапазоне углов. Другими словами, они невидимы при некоторых условиях.
Таким образом, все невидимые объекты обнаруживают это свойство в определённых, довольно ограниченных условиях.
Итак, наука объясняет феномен «невидимости» наличием физических ограничений нашего восприятия и технологий, а также уникальными свойствами некоторых материалов. Эти явления играют важную роль в развитии новых технологий, таких как улучшенные методы визуализации и маскировки.