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如同光线弯折 新光学技术可看到拐角物体

在拐角处,如果来自物体的光线只能通过墙体反射回来,其反光作用就如同一面完全破碎的镜子。新研究利用散射光中存在的微妙的相似性,消除这面破碎镜子的影响,从而看到拐角那边存在的东西。(Creative Commons)

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【大纪元2018年10月01日讯】(大纪元记者晨曦编译报导)对拐角另一侧的隐蔽物体的探测可能很快就会成为现实。

Aristide Dogariu是中佛罗里达大学(University of Central Florida)的光学与光子学教授,他与同事们在本月的《自然通讯》(Nature Communications)期刊上发表了一篇论文,描述了在无法直接看到物体的情况下,如何被动地探测到该物体。

虽然有些复杂,但该团队开发的这种探测技术可被应用于诸多领域,包括防御、监视、搜索、救援及医学等。

试想一下如何才能看到拐角那边的物体。使用平面光滑的镜子可以做到这一点,但如果来自物体的光线只能通过墙体反射,其反光作用就如同一面完全破碎的镜子。不过,即使光线看起来是完全分散的,但它的一些初始特性并不会全部消失。Dogariu的团队能够测量到散射光中存在的微妙的相似性,消除这面破碎镜子的影响,从而看到拐角那边存在的东西。

“当光被类似墙体的散光介质反射后,其基础特性不会被完全破坏,这一事实可用于许多方面。”Dogariu表示:“问题是,通过这个像镜子一样的平面,你究竟还能恢复多少信息。”

当拍摄数字照片时,物体上的光的空间分布逐点、逐像素地映射到相机的平面上。然而,在从物体到相机的传播中,光的特性会受到光反射的影响。当它从镜面反射时,可以产生清晰的图像。但比如当它被破碎的镜子反射时,光的方向被改变,因此只能看到图像的扭曲版本。

Dogariu的团队找到了一种方法来描述两个点之间的相似性度量(称为光的空间相干性)如何从散光墙体反射后转移。通过了解光线如何变换,研究人员可以确定光线的来源。Dogariu将他们的研究结果描述为光传播的一个方面,而这在以前只是被忽视了。通过消除散光墙体的影响,该团队不再需要控制照亮目标物体的光。

这种对拐角另一侧的物体进行的探测尚属首次。该技术无法恢复完整的图像,但却能搜集到足够的信息以完成监视任务。

迄今为止,要探测拐角另一侧的物体,只能通过朝物体发射光并修改其某些属性,例如通过发送光脉冲,光线从散光墙体反射到物体上,再回到散光墙体上,然后反射到探测器上。光返回检测器所花费的时间被用来对物体的位置进行三角测量。这种方法的问题在于,发射光会暴露探测意图,因而在隐蔽的情况下不可行。

这种新的探测方法并非仅限于光,也可应用于红外线或微波辐射等。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-10-01 3:09 PM
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