第四届“创意光电”科普大赛参赛作品展示（17）：超材料——开启隐身的大门

超材料——开启隐身的大门

参赛者：孙兵 张宇征

指导老师：黄黎蓉

传统光的传播遵循折反射定律，即光的反射角等于入射角。但是现在我们设计一种特殊的结构放在空气和水的界面处就可以任意控制光的反射角度和折射角度，这种经过特殊设计、可以控制光传播路径的结构就叫做超材料。超材料是一种由亚波长天线单元阵列组成的具有特定电磁响应的微型二维器件。每个天线单元都能对相应位置处入射波的相位、幅度等性质进行自由控制，从而可以任意调控整体波阵面的形状。

那怎么用超材料设计隐身衣呢？雷达探测飞机的方式是向天空发射电磁波，当有战斗机飞过时，战斗机会反射电磁波，雷达接收到战斗机反射的电磁波，就探测到飞机了前面我们说过，超材料的特点是能用任意方式调控电磁波，我们给战斗机设计一个超材料涂层，它能够吸收电磁波当雷达发射电磁波入射到战斗机上时，所有电磁波被超材料涂层吸收，战斗机不再反射电磁波，这样，雷达就接收不到反射电磁波，战斗机就实现隐身了。

针对于人眼的隐身衣与战斗机隐身还略有不同，人眼之所以能够看到物体，是因为人眼能接收到物体的反射光。比如，太阳光照射到花朵上，花朵会反射太阳光进入我们的眼睛，所以我们能看见花朵了。

当人与花朵之间有一只小猫时，根据传统的折射、反射定律，花朵反射的太阳光会被小猫向四周反射，无法到达我们的眼睛，我们就看不到花朵了。

如果我们给小猫穿上一件超材料隐身衣，当花朵反射的太阳光照射到小猫时，太阳光会绕过小猫继续沿原来的路径传播，然后到达我们的眼睛，这样，我们就又能看见花朵了。而对于小猫，因为有隐身衣的存在，所有照射到小猫上的太阳光

都会绕过小猫沿原来的路径传播，所以小猫就实现隐身了。

这就是超材料隐身衣的原理，即利用电磁超材料制备的特殊结构，引导电磁波绕过目标物体之后返回原始的传播轨迹，给观察者造成一种物体不存在的假象，从而使放置在其内部的物体“隐身”，不被外界探测到。