Разрешение оптической системы, например, телескопа или камеры, ограничено так называемым критерием Рэлея. Международная команда ученых Мадридского университета и экспертов Palacký University (Чехия), нарушила этот предел, показывая, что это не фундаментальное проклятие. Открытие способно привести к значительному улучшению разрешения оптических приборов и может заставить пересмотреть учебники по оптике.
Как поясняет один из авторов исследования Sánchez Soto, из-за волновой природы света, происходит дифракция, в результате чего изображение какой-либо точки является размытым. Это ограничивает разрешение любой системы формирования изображения, в том числе микроскопов, телескопов и камер. Количественная формулировка этого явления определяется пределом Рэлея.
Этот критерий ограничивает минимальный размер, который можно рассмотреть с видимым светом: порядка 0,1 микрометра бактерия, например, имеет размер 2 мкм, что является большим ограничением для нашей способности видеть мелкие детали, добавляет Soto.
Однако испанские и чешские физики смогли преодолеть этот предел, достигнув разрешения в 17 раз больше, чем позволяет критерий Рэлея. «Учебники по оптике должен быть пересмотрены, а предел Рэлея рассматриваться в более широком контексте», отметили авторы. «Мы предлагаем схему, которая оптимизирует информацию, которую можно получить и превысить предел Рэлея».
Команда инженеров Research Triangle разработала простой, экономичный способ создания трехмерных акустических голограмм. Уникальная технология может революционизировать приложения, начиная от домашней стереосистемы до медицинских ультразвуковых устройств.
Один из изобретателей Steve Cummer объяснет, что звук распространяется в виде волн давления, которые на мгновение сжимают молекулы, через которые они проходят. И точно так же, как видимый свет, этими звуковыми волнами можно манипулировать, создавая трехмерные узоры. «Мы показываем точно такой же контроль над звуковой волной, какой люди раньше достигали со световыми волнами. Это похоже на акустический экран виртуальной реальности и дает вам более реалистичный смысл пространственной структуры звукового поля».
Группа исследователи университетов Дьюка и Северной Каролины показывают, что они могут создать любую трехмерную картину, используя акустические волны. Достижение стало возможным благодаря метаматериалам — искусственным материалам, состоящим из множества отдельных, сконструированных клеток, которые в совокупности имеют неестественные свойства.Cummer говорит, что метаматериалы напоминают игрушки Лего. Каждый отдельный блок выполнен из пластика с помощью 3-D принтера и содержит спираль. Свойства спирали влияют на то, как звук проходит через него — тем плотнее катушка, тем медленнее звуковые волны распространяются.
В то время как отдельные блоки не могут влиять на направление звуковой волны, все устройство может делать это весьма эффективно. Например, если одна сторона звуковой волны замедляется, в результате будет перенаправление волны, так, что звук будет загибаться в сторону.
Вычислив, как 12 различных типов акустических метаматериалов способны повлиять на звуковую волну, инженеры создали устройство, которое может сформировать любой узор волны. Благодаря тому, звуковые волны могут производить голограмму на определенном расстоянии. В первом тесте, ученые собрали из метаматериалов стену, которая манипулирует звуковой волной, производя букву «А». Во второй демонстрации, они показали, что метод может сфокусировать звуковые волны в нескольких «горячих точках».
Некоторые существующие технологии могут производить этот эффект. Современные аппараты ультразвуковой визуализации могут производить точно контролируемые звуковые волны, но такой подход имеет свои недостатки. Разработчики говорят, что новый подход может произвести тот же эффект в более дешевой и меньшей системе.