Como construir um manto da invisibilidade
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Construa seu próprio manto da
invisibilidade
Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2014
Finalmente um manto da invisibilidade que você mesmo pode
construir. [Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]
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Como construir um manto da invisibilidade
Que tal construir seu próprio "manto da invisibilidade"?
Não é exatamente um manto, mas este é o primeiro
experimento de invisibilidade que utiliza apenas materiais
comuns - lentes -, o que permite que ele seja reconstruído
por qualquer pessoa com um conhecimento básico de
óptica - ou com a ajuda de um professor.
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Os mantos da invisibilidade desenvolvidos até agora
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consistem em fazer a luz passar por materiais artificiais,
construídos seguindo cálculos matemáticos muito precisos,
de forma a forçar a luz a fazer caminhos não usuais, o que
permite fazer os objetos desaparecerem.
John Howell e Joseph Choi, da Universidade de Rochester,
nos Estados Unidos, surpreenderam toda essa área de
pesquisas criando um dispositivo de invisibilidade baseado
unicamente em lentes comuns.
A combinação de quatro lentes mantém o objeto por trás
delas invisível. Além disso, a invisibilidade se mantém
conforme o observador move-se vários graus além do
ângulo correspondente à posição ótima de visão - a maioria
dos mantos de invisibilidade só funciona de um ângulo
muito preciso.
"Este é o primeiro aparelho de nosso conhecimento que
consegue gerar uma invisibilidade tridimensional contínua,
e que funciona para transmitir luz no espectro visível,"
disse Choi.
A camuflagem permite que um cirurgião olhe através de suas próprias
mãos e veja o corpo do paciente. [Imagem: J. Adam Fenster/University
of Rochester]
Camuflagem multidirecional paraxial
A fim de encobrir o objeto e deixar o plano de fundo
intocado, os pesquisadores determinaram o tipo de lente e
a capacidade de ampliação necessária, bem como a
distância precisa separando as quatro lentes.
Segundo eles, o dispositivo é uma "camuflagem
multidirecional para-axial" - ou paraxial, a qualidade de
algo que fica ao longo de um eixo central - que pode ser
escalonada para qualquer dimensão, podendo esconder
objetos maiores.
A configuração muito simples da camuflagem produz
resultados bem superiores a vários outros dispositivos de
invisibilidade, mas ela não é perfeita.
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"Este manto da invisibilidade desvia a luz e a envia através
do centro do dispositivo, de modo que a região do eixo não
pode ser bloqueada ou camuflada," explica Choi.
Isto significa que a região camuflada tem a forma de um
pneu. Choi afirma que ele e Howell já têm projetos um
pouco mais complicados que resolvem essa deficiência.
Além disso, a camuflagem tem problemas nas bordas, mas
estes podem ser reduzidos quando são utilizadas lentes
suficientemente grandes.
Aplicações práticas
Apesar das deficiências iniciais, os dois pesquisadores
garantem que há aplicações potenciais para sua
invisibilidade óptica no estado em que ela se encontra.
Entre elas está a possibilidade de usar a camuflagem para
efetivamente deixar um cirurgião olhar através de suas
mãos para ver a parte do corpo do paciente que está sendo
operada.
Os mesmos princípios podem ser aplicados para permitir
que motoristas enxerguem os pontos cegos de seus
veículos.
Em seu experimento, os pesquisadores usaram lentes acromáticas de
50 mm com distâncias focais f1 = 200 mm e f2 = 75 mm. [Imagem:
Joseph S. Choi/John C. Howell]
Peça ajuda ao seu professor
Os dois pesquisadores forneceram uma receita para que
pessoas com um conhecimento básico de óptica possam
construir seus próprios mantos de invisibilidade óptica.
A receita parece adequada para trabalhos em sala de aula,
com o auxílio de um professor para orientar e tirar as
dúvidas - o artigo dos pesquisadores, citado abaixo, está
disponível apenas em inglês.
1. Pegue dois conjuntos de duas lentes com diferentes
comprimentos focais - 4 lentes no total, duas com
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distância focal f1 e duas com distância focal f2.
2. Separe as duas primeiras lentes por uma distância
equivalente à soma das suas distâncias focais - f1 será
a primeira lente, f2 será a segunda lente, e elas serão
separadas por t1 = f1 + f2.
3. Repita o passo 2 para as outras duas lentes.
4. Separe os dois conjuntos por t2 = 2 x f2 x (f1 + f2)/(f1 f2) - as duas lentes f2 devem ficar separadas por t2.
Observações adicionais fornecidas pelos pesquisadores:
1. Lentes acromáticas proporcionam melhor qualidade de
imagem.
2. Lentes de Fresnel podem ser usadas para reduzir o
comprimento total (2t1 + t2).
3. Um menor comprimento total deve reduzir os efeitos de
borda e aumentar a gama de ângulos de visão.
4. Para um manto da invisibilidade mais simples, mas não
tão perfeito, pode-se tentar a camuflagem de 3 lentes
descrita no artigo.
Bibliografia:
Paraxial Ray Optics Cloaking
Joseph S. Choi, John C. Howell
Optics Express
http://arxiv.org/abs/1409.4705
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