La óptica de ilusión es una teoría electromagnética que puede cambiar la apariencia óptica de un objeto para que sea exactamente igual a la de otro objeto virtual, es decir, una ilusión , como convertir la apariencia de una manzana en la de un plátano. La invisibilidad es un caso especial de óptica de ilusión, que convierte los objetos en ilusiones del espacio libre. El concepto y la prueba numérica de la óptica de ilusión se propuso en 2009 basándose en la óptica de transformación en el campo de los metamateriales . [1] Es una refutación científica del dicho "Ver para creer". [2]
La óptica de ilusión demuestra que las respuestas ópticas o propiedades de un espacio que contiene cualquier objeto se pueden cambiar para que sean exactamente las de un espacio virtual pero que contiene objetos virtuales arbitrarios (ilusiones) mediante el uso de un dispositivo óptico de ilusión pasivo compuesto de materiales o metamateriales con parámetros específicos y forma. Por ejemplo, se demostró numéricamente que una cuchara dieléctrica exhibe las propiedades de dispersión de una taza metálica mediante el uso de un dispositivo óptico de ilusión en el papel seminal. [1] Tales efectos de ilusión no dependen de la dirección y la forma de las ondas incidentes. Sin embargo, debido a la limitación de dispersión de parámetros específicos del material, la funcionalidad del dispositivo óptico de ilusión sólo funciona en una banda estrecha de frecuencia.
A diferencia de las ilusiones ópticas que utilizan la mala interpretación del cerebro humano para crear una percepción ilusoria diferente de la medición física, la óptica de ilusión cambia la respuesta óptica o las propiedades de los objetos. Los dispositivos ópticos de ilusión hacen que estos cambios sucedan. Aunque ambos términos tratan de ilusiones , la óptica de ilusión se ocupa de la refracción y el reflejo de la luz , mientras que las ilusiones ópticas son básicamente trucos mentales.
La óptica de ilusión se registró en 1968 cuando el físico soviético Victor Veselago descubrió que podía hacer que objetos aparecieran en diferentes áreas a través de una losa plana que se refractaba negativamente. [2] Cuando la luz se refracta negativamente, la luz se dirige hacia la dirección en la que entró y se desvía lejos de la línea de refracción. La refracción normal ocurre cuando la luz pasa a través de la línea de refracción. Veselago utilizó esta teoría para convertir la losa en una lente, que registró en sus experimentos. Descubrió que, a diferencia de una lente normal, la resolución de los objetos no depende de los límites de las longitudes de onda que pasan a través de la lente. El trabajo de Veselago ha sido más destacado en los últimos años debido al avance de los metamateriales, que son materiales diseñados que tienen propiedades físicas internas especiales y tienen la capacidad de refractar la luz negativamente.
Un dispositivo de ilusión es cómo funciona la óptica de ilusión: sin un dispositivo no hay forma de definir cómo se refracta y desvía la luz. Según un estudio sobre objetos circulares con propiedades ópticas de ilusión (es decir, índices de refracción negativos ), existen tres elementos básicos de un dispositivo de ilusión: la capa de invisibilidad, el objeto real y el objeto de ilusión. [3] La capa de invisibilidad es básicamente el medio en el que se refractan las ondas de luz. Las capas de invisibilidad permiten que un objeto pase desapercibido mientras está confinado en el área de la capa. En otras palabras, el espectador no ve el objeto real. En la óptica de ilusión, los dispositivos no se limitan únicamente a capas de invisibilidad. Por ejemplo, en los experimentos de Veselago, se utilizaba una lente para desviar los ojos del objeto real y dirigirlos hacia el objeto de ilusión. El objeto real se refiere a cualquier objeto sobre el que se refracta. En este caso, mientras el objeto real está bajo la capa de invisibilidad, se dirigen ondas de luz a su alrededor para que el espectador sólo vea más allá de la capa. En los experimentos de Veselago, el objeto real se refracta para que el espectador vea una imagen reflejada del mismo. El objeto de la ilusión es cómo las ondas de luz se juntan y producen lo que el espectador ve como "normal". La capa de invisibilidad refracta la luz de fondo reflejada alrededor del objeto y la dirige hacia el espectador. El espectador sólo percibe que hay un fondo. En los experimentos de Veselago, el objeto de ilusión se muestra, pero es sólo una imagen y no es el objeto real.
Los metamateriales artificiales son importantes para la creación de dispositivos ópticos de ilusión. Las propiedades de estos materiales le permiten doblar las ondas de luz negativamente, de modo que tengan permitividad y permeabilidad negativas. [4] Hay dos piezas de metamateriales que tienen diferentes propiedades: el medio complementario y el medio restaurador. El medio complementario es el medio de ilusión que se utiliza para dispersar longitudes de onda lejos del objeto que se refracta. El medio restaurador enfoca las ondas y dirige las ondas dispersas juntas. La óptica de transformación es importante para la creación de metamateriales. La geometría intermolecular utilizada en este campo es crucial para crear las propiedades del material.