В природе
Оптические иллюзии
Доводилось ли вам когда-либо стоять у бортика бассейна и удивляться, отчего это у вашего знакомого, стоящего по пояс в воде, ноги кажутся непропорционально короткими? А всё дело в том, что световые лучи, которые вы воспринимаете и которые доносят до вас зрительный образ, выйдя из воды и попав в воздух, преломились и достигли ваших глаз под более тупым углом, чем если бы бассейн был без воды. Мозг же верит глазам, и вам кажется, что ступни вашего знакомого ближе, чем они есть на самом деле.
Научная мысль
Согласно закону Снеллиуса, возможно существование полного внутреннего отражения, которое является основой для ряда важных современных технологий; прежде всего оптоволоконной связи. Посылая модулированные оптические сигналы вместо электромагнитных, мы можем на несколько порядков ускорить передачу информации по телекоммуникационным сетям. На самом деле во всех индустриально развитых странах мира вся телефония уже переведена на оптоволоконную связь. Принцип оптоволоконной связи сегодня широко используется в современных медицинских технологиях, когда тонкий пучок оптических волокон вводится в организм пациента сквозь крохотный надрез или естественное устье и доставляется буквально к самому органу, на котором производится микрохирургическая операция, позволяя хирургу в буквальном смысле видеть на экране монитора, что и как именно он оперирует.
Не менее широкое применение нашло полное внутреннее отражение и в области высокоскоростной передачи информации по оптоволоконным телефонным линиям связи.
Это интересно!
История шапки-невидимки
В 1967 году советский физик Виктор Георгиевич Веселаго (1929-2018) опубликовал статью, в которой предсказал существование материалов с отрицательным показателем преломления. Для всех известных на тот момент материалов показатель преломления был положителен! В 2001 году в журнале Science вышла статья «Экспериментальное подтверждение отрицательного показателя преломления» Дэвида Смита, Шелдона Шульца и Ричарда Шелби, исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего. В статье авторы описали как можно сконструировать композиционный материал с отрицательным показателем преломления для длины волны около 3 см – метаматериал. А поскольку экспериментаторы уже во втором абзаце статьи ссылались на ту самую статью 1967 года, это окончательно закрепило приоритет изобретения таких материалов за Виктором Веселаго. Позже авторы показали кольцевую конструкцию из метаматериала с отрицательным показателем преломления, которая заставляет электромагнитные волны огибать предмет, находящийся в центре. А это не что иное, как шапка-невидимка в самом буквальном смысле этого слова. Правда, пока для сантиметрового диапазона, но ведь это только начало. Если осветить предмет, сравнимый по размеру с длиной волны, пучком микроволн, мы увидим его за счет отражения части излучения. Но если окружить предмет «шапкой-невидимкой», изготовленной из метаматериала с отрицательным показателем преломления, пучок будет огибать предмет, и он станет полностью невидим!