学会这三招“隐身术”,你也能成为哈利•波特

2019年11月19日
小伙伴们都看过《哈利·波特》吧?那你一定知道隐!身!斗!篷!穿上它就能隐形,神奇又魔幻。
从秦汉方士的隐身术,到哈利·波特的隐身斗篷,从幻想魔术到电影情节,人类对于“隐身”有无限的想象与渴望。
虽然我们没有魔法,但我们有科学啊!而且隐身材料在生活中并不少见,我们甚至可以在家里制作隐身衣,实现隐身。
在了解“隐身术”之前,首先来了解一下我们是如何看到物体的。
当物体表面散射空间中的光进入人眼,在视网膜上形成图像时,我们便看见了物体,而“隐身术”与此息息相关。
根据隐身原理,大致可将“隐身术”分为三种。
01、使物体散射的光与背景相同。
在这种情况下,我们其实看到了物体,只是无法将物体与背景区别开。这种隐身现象大多发生在自然界,是生物进行捕食与自我保护的重要方法。比如叶虫,它的表面对光的散射与树叶相同,使得它们在一堆树叶中很难被察觉,从而躲过外界的攻击。
叶虫与树叶极为相似的形态可以帮助其躲避鸟类的捕杀
另外,在实际作战中,军人也会通过与环境散射相同光的迷彩服来躲避敌人的侦察。这种“隐身术”一旦换了环境便会失效,但变色龙、章鱼等生物却例外,这是因为它们具有适应性的“隐身术”,可以根据背景环境调节自身对光的散射,从而实现多方位的隐身,但局限于当前的技术手段,这种动态适应的“隐身术”尚未在军事中实现。
02、通过使物体发出的光完全被吸收或者让散射光散射到其他地方而不进入人眼或者探测器。
我们平常所谓的隐形战机就是通过这种方法实现隐身的。探测雷达向各个方向发射探测雷达波,如果空中存在一架战机,则一部分散射波会返回探测器,从而发现战机。如果改变战机外形或者在战机表面涂抹吸收光的材料,使散射波无法返回探测器,那么雷达便无法发现战机,战机就实现了隐身。
散射波无法返回雷达探测器,战机实现隐身
然而,一旦在战机周围放置多个探测雷达,甚至利用卫星联合探测时,隐形战机便会由于散射波被其他探测器探测到或吸收了探测波,阻碍雷达间的信号传递而被探测到。这种情况下,隐形战机就会隐身失败。
03、让探测光绕过需要隐身的物体实现隐身
2006年,美国科学家利用超材料实现了微波频段的隐身,然而这一方法对材料的电磁参数要求非常严格,技术还有待提高。
2016年,中国科学家利用金属与塑料复合构造新型人工电磁材料,这种材料的等效电磁参数与空气完全相同,因此无法发生任何散射,可以视为自隐身材料。这种材料相当于特定波长范围内的人造空气,对于特定波长范围可以实现全方位隐身,但要求整个物体必须全部由这种材料构成,不能掺杂其他物质。这种自隐身材料可以用在电梯、墙壁等地方。随着相关技术的不断提高,未来,这种材料在军用、民用方面的应用潜力巨大。
超材料隐身仿真:电磁波可以经过这种超材料装置并绕开中心区域,尽管波形上有所波动,但仍然较为完整
此外,利用现代计算机的视频处理能力,Wow Stuff公司通过在手机软件里内置绿色抠图,再贴上背景的方式,在手机里完美还原了电影中的隐身效果。国内一些声称做出隐身衣特效的,一般也是采用这种方式。感兴趣的朋友不妨利用这种方法,自己找一块绿布,体验一下如何隐身。
动手做一做
下图是一种在家里就可以做的隐身装置,4面镜子如图放置,尽可能做到相邻的垂直,不相邻的平行,镜面相对。光线通过镜子时,经过4次反射绕开了三角区域,实现了三角区域的隐身。
隐身装置和隐身原理示意图
来源:知识就是力量公众号