QUER UM MANTO DA INVISIBILIDADE?

Materiais Avançados

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]

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.

Os mantos da invisibilidade desenvolvidos até agora 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.

"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 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