(Phys.org)—In 2011 wiskundigen Alexander Plakhov en Vera Roshchina bewezen dat objecten met spiegeloppervlakken niet perfect onzichtbaar kunnen zijn. Nu in een nieuwe studie, Plakhov is teruggekeerd naar het probleem, vragen hoe dicht een object met een spiegeloppervlak bijna onzichtbaar kan zijn.

Met behulp van concepten uit biljart en optica, hij heeft aangetoond dat het antwoord afhangt van het volume van het object en de minimale straal van een denkbeeldige bol die het object bevat. Het werk is gepubliceerd in een recent nummer van de Proceedings van de Royal Society A .

In de studie, Plakhov, die aan de Universiteit van Aveiro in Portugal en het Instituut voor Informatietransmissieproblemen in Rusland werkt, begint met het definiëren van een "zichtbaarheidsindex". Voor objecten die bijna onzichtbaar zijn, de zichtbaarheidsindex is bijna nul, terwijl objecten die duidelijk zichtbaar zijn een hogere zichtbaarheidsindex hebben.

De zichtbaarheidsindex wordt bepaald door de hoeken waaronder lichtstralen afwijken wanneer ze een object bereiken. Voor perfect onzichtbare objecten, de lichtstralen gaan er dwars doorheen, dus hun hoeken veranderen helemaal niet. In tegenstelling tot, duidelijk zichtbare objecten veroorzaken grote afwijkingen in de hoeken van de lichtstralen.

Om de zichtbaarheidsindex te definiëren, Plakhov nam ideeën over uit de biljarttheorie, omdat lichtstralen die weerkaatsen door objecten met een spiegeloppervlak, kunnen worden beschouwd als analoog aan biljartballen die tegen de zijkanten van een biljarttafel stuiteren. Met behulp van het biljartmodel, hij toonde vervolgens aan dat de zichtbaarheidsindex nooit kleiner kan zijn dan een bepaalde positieve waarde die een functie is van het volume van het object en de straal van een onzichtbare bol die het object bevat. Dat is, hij stelde vast dat de zichtbaarheidsindex nooit nul bereikt, maar een minimale waarde heeft die niet nul is, geeft aan hoe dicht bij onzichtbaar een object met een spiegeloppervlak theoretisch kan zijn.

Voor nu, echter, deze minimumwaarde is slechts een schatting en geen definitief antwoord, en Plakhov is van plan om deze waarde in de toekomst nader te bepalen.

"De lagere schatting die in de krant wordt verkregen, is verre van scherp, en er is nog meer werk nodig om het te verbeteren, "Plakhov vertelde" Phys.org . "Vooral, het is niet duidelijk of er een opeenvolging van lichamen bestaat met een vast volume en een diameter die naar oneindig gaat, en met verdwijnende zichtbaarheidsindex."

Ook, omdat het mogelijk is dat er objecten bestaan ​​die alleen vanuit bepaalde richtingen onzichtbaar zijn, Plakhov is van plan een gewijzigde zichtbaarheidsindex te bestuderen die verband houdt met een gekozen reeks waarnemingsrichtingen.

De vraag naar de onzichtbaarheid van objecten met een spiegeloppervlak is niet alleen een wiskundige curiositeit, maar het heeft ook potentiële praktische toepassingen. Bijvoorbeeld, spiegels zijn veel goedkoper en gemakkelijker te vervaardigen dan metamaterialen, die momenteel worden onderzocht op hun onzichtbaarheidseigenschappen. Het vermogen om het effect van onzichtbaarheid te creëren, vooral wanneer het vanuit meerdere richtingen wordt bekeken, heeft een breed scala aan potentiële toepassingen, inclusief militaire toepassingen (onderzeeërs en vliegtuigen verbergen), medische beeldvorming (verhullen van interne organen die een interessegebied blokkeren), en het verbeteren van de prestaties van kleinschalige elektronische apparaten door de stroom van licht en warmte zorgvuldig te regelen.

"Het werk van mij en mijn medewerkers heeft de aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap getrokken voor het probleem van de onzichtbaarheid van de spiegel, die ik van groot belang acht, "Zei Plakhov. "We staan ​​aan het begin van deze reis, en ik geloof dat de belangrijkste ontdekkingen nog moeten komen."

© 2017 Fys.org