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※ 本文為 layzer 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2015-04-20 14:54:07
看板 
作者 jfsu (水精靈)
標題 Re: [問卦] 有沒有超材料的八卦?
時間 Fri Mar 27 12:25:28 2015


※ 引述《krishuang (五柳先生)》之銘言:
: 超材料(metamaterial)本身是平凡無奇的材料,利用精密的特殊排列結構去改變光等波動
: 性質。
: 除了產生負折射率、製作隱形斗篷,還可以模擬廣義相對論、進行地震防護…
: 有沒有超材料的八卦?

這東西其實跟隱形有關,底下我來補充關於這類隱形技術。

說到隱形,根據馬克士威爾方程式,它是一種與原子有關的性質。假設鄉民沒有像
哈利波特一樣有隱形斗蓬,那你唯一可做的就是將自己液化,再加熱到汽化,然後

把自己變成晶體,最後把自己加熱再急速冷卻。(原理不再此論述,請參考馬克士威爾

的光理論與原子理論。)

承上,就算你是白袍巫師甘道夫,要實現上述每一個步驟都非常困難!不過,目前
最看好一種叫做『超材料』的新奇玩意!人們可以透過它來做到隱形。由於超材料
違反光學定律,一度被認為不可能做出。


2006年,一項由美國國防部贊助、杜克大學(Duke University)、英國皇家學院(Imperial
College)的研究成功地突破舊有的認知,製造出可以在微波下隱形的物體。


何謂『超材料』?

最初的構想由蘇俄科學家 Victor Veselago在1967年提出。

製造方式:在普通材料中植入能令電磁波以非正統方式轉彎的細小植入物。

植入超材料裡的構造一定要小於射線的波長,如微波的波長為3cm,如果要讓微波改變
路徑,植入物一定要小於3cm。


簡而言之,它的厲害之處就是能操控折射率(index of Refraction)。還記得
國中理化課有提到:光經過透明的介質時會改變方向,好比將手放進水中,或是透過
眼鏡的鏡片看東西。水和玻璃(就是上述中的介質)會令光的行進路線扭曲或轉向。
(這是因為水和玻璃內數以萬計的原子會減緩光的速度;真空之下,光速是維持不變。

光速除以它進入介質後速度就是折射率;介質的密度越大,折射率越高,光轉彎的
幅度越大。

根據這個道理,只要控制超材料的折射率,讓光線在物體周圍繞行,這個物體就會隱形。
(因為光線進不到我們的眼中。)要做到這一點,折射率要為負值!
的確,每一本教科書都會跟你說this is impossible! 但這幾年,超材料已在實驗室
製造出來,光學教科書將得為此重新改寫。


最後,這類的新聞通常被如此寫道:

妓者:「隱形斗篷何時能問世?」

科學家:「我們對於超材料的研究仍持續進行...」

妓者:「我是說,隱形斗篷何時能問世?」

科學家(低頭沉思):「嗯...」

妓者(哭著哀求):「拜託,給個數字就好,像是幾個月或幾年,我急著交稿...。」

科學家:「好吧,...大概十五年吧...。」


新聞跑馬燈:

╔═══════════════════════╗
║科學家宣稱再過15年哈利波特的隱形斗篷就要問世!║
公道價八萬一!超市就可以買得到!              ║
╚═══════════════════════╝


註:
   上述並非玩笑,而是真有其事!2006年,該名科學家在新聞刊登之後拒絕再給出
  任何時間表!

要將隱形技術由微波推展到可見光的領域還有段非常難的技術障礙要克服,目前是運用
奈米技術來實現。已知的方式如:借用半導體產業的微影蝕刻技術(Photolithography)
或是發展光子晶體(Photonic Crystal),甚至是電漿子光學(Plasmonics)。


最後,補充一點,這種斗篷有個缺點,你躲進去就看不到外頭了。解決的方式是,
你得裝個玻璃來讓部份的光線折射到你的眼中,不過,外頭的人會看到有一雙眼睛
飄浮在空中....。




參考書籍:
1.電影中不可能的物理學
2.wikipedia
3.偽‧哈利波特

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在臺灣,何謂R&D工程師?
1.Reverse and Decap :IC反向工程,去膠,打開封裝,拍照,複製電路佈局。
2.Resign  and Die   :沒死的就操到辭職,沒辭職的就操到死。
3.Rework  and Debug :計畫永遠跟不上變化,變化永遠跟不上老闆的一句話!
4.Relax   and Delay :太過於輕鬆(Relax),那麼就要有schedule delay的準備!
但是外派到大陸的臺灣郎,晚上是R (鴨)陪客戶,白天是D (豬)任人宰割!

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wakenpig: NICE喔1F 03/27 12:29
Waitaha: 不會去跟波特借一件喔2F 03/27 12:30
Schwinger: 寫的蠻有趣的,但是不太對,Veselago當時只有想到負折射3F 03/27 12:31
potionx: 可以用自拍棒往外看啊4F 03/27 12:32
hihjktw: 呵呵。紅外線下無所遁形5F 03/27 12:41
hihjktw: 不過成像系統可以大幅縮小
krishuang: 先推~~7F 03/27 14:04
krishuang: 原來是水精靈大

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