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渥太华大学科学家用液晶创建平面“魔窗”
2022/5/13 16:49:33 | 浏览:166 | 评论:0

渥太华大学科学家用液晶创建平面“魔窗”

  加拿大研究人员第一次使用液晶制造了一个平面魔法窗,这种透明装置在光线照射时会产生隐藏的图像。在最新一期《光学》期刊上,研究人员描述了这种可产生任何所需图像的液晶魔窗的创建过程。该过程还可用于创建基于反射而不是透射光的“魔镜”。

  几千年前,中国工匠就曾制作出一种青铜镜,在观察自己的影像时看起来像普通的平面镜,但在阳光直射时会形成另一个图像。直到20世纪初,科学家才明白这些设备的工作原理是因为投射到镜子背面的图像会产生微小的表面变化,从而导致图像形成。

  渥太华大学研究小组负责人菲利克斯·胡福奈吉尔说:“我们创建的魔窗在肉眼看来是完全平坦的,但实际上有轻微的变化,会根据光线产生图像。通过将窗设计得相对平滑,可在离窗很远的距离范围内看到所创建的图像。”

  研究人员表示,使用液晶制造魔窗或魔镜,有朝一日可用于制作动态艺术魔窗或电影。也可让这种方法适用于3D显示,这样从不同距离观看也能产生稳定的3D图像。

  液晶是可像传统液体一样流动但具有固态晶体一样定向的分子的材料。研究人员此次对一种众所周知的制造工艺进行了改进,该工艺产生一种特定的液晶图案,可在照射时产生所需的图像。

  他们使用了潘查拉特奈姆—贝瑞(PB)光学器件,这是一种液晶器件,在PB相的原理下工作。通过改变该设备中液晶分子的方向,研究人员可改变光在逐个像素穿过设备时的特性。

  在制作了魔镜和魔窗后,研究人员使用相机测量了两种设备产生的光强度模式。当用激光束照射时,镜子和窗户都会产生可见的图像,即使相机与镜子或窗户之间的距离发生变化,该图像也能保持稳定。研究还表明,这些设备在用LED光源照明时也会产生图像,这在现实生活中使用起来会更实用。

  研究人员目前正在利用该方法制造量子魔板,例如其中两个板可创建纠缠图像,用以研究量子成像协议。他们还在探索使用液晶以外的方法制造魔窗的可能性,例如使用介电超表面制造魔窗设备可减少其占用空间,同时增加带宽。

【总编辑圈点】

  古人所使用的青铜镜,当阳光直射镜面时,镜面反射在墙上或者地上的光斑能显出其背面的繁复图案。直到几千年后,科研人员才用现代科技解释了这一点——透光现象由镜面曲率对光的反射程度不同造成。以此为灵感,此次,加拿大研究人员制造了所谓的“平面魔窗”和“魔镜”,当光线照射这种液晶器件时,能够根据需要产生不同的图像。听起来这是个非常适合文娱产业的设施,但研究人员有更大的野心。他们想制造量子魔板,创建纠缠图像,研究量子成像,对基础研究也能有所助力。祝他们成功。

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