Ультразвуковые и подводные устройства — звуковые локаторы, возможно, скоро претерпят качественное изменение в точности измерений. Применение суперлинз, эффективных для звуковой волны, позволит в восемь раз повысить увеличение и разрешающую способность приборов.
С помощью этой технологии можно регистрировать информацию, которую содержат в себе затухающие волны. Они несут больше данных, чем обычные распространяющиеся волны, но обычно локализованы в области источника излучения и затухают слишком быстро, чтобы их могла «видеть» обычная линза.
Существование суперлинз – приборов, изготовленных из материалов с отрицательным показателем преломления, – было предсказано в 1967 году советским ученым Виктором Веселаго. Польза таких приборов заключается в том, что они преодолевают так называемый дифракционный предел: дифракция происходит только в том случае, если длина волны используемого излучения и размер регистрируемого объекта примерно одинаковы. Именно поэтому, например, с помощью обычного света нельзя регистрировать молекулярные структуры – он воспринимает их лишь как более крупные объекты, состоящие из очень большого количества молекул. Атомы можно различать только с помощью рентгеновского или синхротронного излучения.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 4,
"pic2": "/files3/938/3276938/prelomlenije_400b.jpg",
"picsrc": "Примеры действия сред с отрицательным показателем преломления//elementy.ru",
"repl": "<4>:{{incut4()}}",
"uid": "_uid_3276938_i_4"
}
Материалы, построенные из специальным образом сформированных микроскопических структур, могут иметь электромагнитные свойства, отличающиеся от свойств любых веществ естественного происхождения. В частности, эти метаматериалы могут иметь отрицательный показатель преломления, а это означает, что они преломляют свет совершенно иным образом.
Слой материала с отрицательным преломлением может действовать как суперлинза, которая может превзойти существующие линзы с положительным преломлением. Такая суперлинза может создавать изображения с деталями, более мелкими, чем допускает дифракционный предел разрешения, который ограничивает работу всех оптических элементов с положительным показателем преломления.
Хотя большинство экспериментов с метаматериалами выполнено на частотах микроволн, в будущем эти материалы смогут работать и на более коротких, инфракрасных и оптических длинах волн.
Теперь аналогичное устройство получено для звуковых волн. О нем рассказывается в последнем выпуске Nature Materials.
Основным недостатком метаматериалов является их ориентированность на определенную длину волны, под которую звук не подпадает. Однако ученым удалось обойти эту проблему и создать гиперлинзу, не использующую материал с отрицательным показателем преломления. Улучшение качества изображение в ней достигается из-за возможности регистрации затухающих волн.
Разработанное устройство (на рисунке) состоит из 36 латунных «перьев», расположенных в виде раскрытого дамского веера. Каждое перо имеет толщину 3 мм. Перья расположены в латунной «тарелке», из которой они были «вырезаны». Они расширяются из центра полукруга, на котором расположены, от 2,7 см до 21,8 см. Каждое «перо» занимает промежуток в 2,5 градуса, такие же промежутки между соседними перьями. Большая разница между внутренним и внешним радиусами прибора позволяет регистрировать больший диапазон волн и получать изображение, увеличенное в восемь раз.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 2,
"pic2": "/files3/938/3276938/echolot.jpg",
"picsrc": "Общий вид латунной суперлинзы//Courtesy of Xiang Zhang research group",
"repl": "<2>:{{incut2()}}",
"uid": "_uid_3276938_i_2"
}
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3237129",
"incutNum": 3,
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_3276938_i_3"
}
