“光线的相位和微略延时对于人的肉眼而言是难以觉察的,所以我们选择了更容易得到的材料,来做相关装置,降低了隐身装置的设计和实现难度。”郑斌说。
2012年,陈红胜课题组曾利用一种双折射晶体研发了一套柱形隐身装置,可以让一根筷子粗细的物体“隐身”。接下来的时间,他们对实现隐身的方案进行了重新评估和设计,最终找到了更合适的思路。
“后来我们找到了一种可以大规模制备的玻璃作为隐身装置的材料。”郑斌说,普通玻璃的折射率在1.5~1.9,而他们采用的特殊玻璃的折射率仅为0.8,这使得隐身装置的直径从厘米级扩展到了分米级,并且可以在自然光下实现隐身效果。
“曲线救国”达到目的
“人的肉眼就好比‘感应器’,能接受到从物体上散射出来的电磁波,从而识别散射源存在的物体。”陈红胜说,这是显形的原理。要实现隐形,就得想办法让目标不散射出电磁波,从而让人眼“失效”。
他们的这项研究起始于2006年。那一年,英国帝国理工学院教授约翰·潘得利完成了关于隐身衣设计的殿堂级理论,相关成果发表在《科学》杂志上。
潘得利主张利用坐标变换的方法去设计隐身衣,简而言之,就是在不反射也不吸收电磁波的基础上,使其绕过需要被隐身的区域,按照原来的方向继续行进,从而让物体实现完全隐形的效果。
事实上,要实现潘得利的理论,就需要对隐身材料的折射率进行改造,让光线在物体面前拐弯后按原方向传播。就好比溪水中的水流,遇到石块阻挡会拐弯后再汇聚继续向下游流动。
然而,这一理论所针对的是完美的隐身衣,所有的光线必须保持相同相位(相位是指光在前进时,光子振动所呈现的交替波形变化)。也就是说,进入隐身衣的光线,其传播速度必须比外部的光线更快,这就对隐身衣的材料提出了更高要求——对不同光线具有不同的折射率。