Создано устройство для трансляции звука из-под поверхности воды
4 минуты
Редакция

Создано устройство для трансляции звука из-под поверхности воды

Физики создали метаматериал, позволяющий передавать звуковые колебания из воды в воздух. После доработки материал можно будет использовать в приборах для наблюдения за морскими животными, издающими звуки под водой.

anna-marinenko-nature-sound-form-wave-02
©Wikipedia

Если вы нырнете в бассейн и крикнете, человек, стоящий у бортика, вас не услышит. При переходе из воды в воздух теряется 99,99% энергии волны. Группа японских и корейских физиков создала метаматериал, на 30% улучшающий передачу звука из воды в воздух. Авторы разработки рассчитывают, что улучшенную версию прибора на основе метаматериала можно будет использовать в приборах для исследования водных экосистем.

 

Сейчас звуки, которые издают морские жители, регистрируют с помощью гидрофонов – приборов, которые работают только под водой. Устройство на основе нового материала можно будет использовать без погружения.

 

Прототип выглядит как короткий цилиндр с резиновой обмоткой с одного края; в рабочем состоянии он плавает по поверхности воды. Когда подводная звуковая волна доходит до поверхности устройства, метаматериал преобразует колебания в новую волну, которая распространяется уже по воздуху.

 

Прототип устройства, преобразующего подводную звуковую волну в слышивою звуковую волну в воздухе. Credit: E. Bok et al. Physical Review Letters, 2018.

 

Отражение звуковой волны происходит на границе раздела сред, где меняется акустический импеданс; у воды он в 3600 раз больше, чем у воздуха. Чем больше разница в импедансе, тем меньше энергия волны, преодолевающей границу раздела сред. Слой метаматериала толщиной в четверть длины звуковой волны сглаживает разницу импеданса и позволяет волне переходить в воздушную среду. В прототипе толщина покрытия составляет не четверть, а около сотой длины звуковой волны, и тем не менее прибор работает.

 

По схожему принципу работают просветляющие покрытия линз в очках и камерах. Длина волны видимого света составляет несколько сотен нанометров; покрытие толщиной в несколько радиусов атома не дает видимому свету отражаться от границы между воздухом и поверхностью линзы.

 

Прежде чем технологию можно будет применить, предстоит решить главную проблему: метаматериал практически неэффективен в случае, если звуковая волна сталкивается с его поверхностью под острым углом. Прототип тестировали в наполовину заполненной водой трубе, так чтобы звук приходил примерно под одним углом. Но на поверхности водоема это существенно ограничит эффективность работы прибора.

 

Описание прототипа опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
4 июня
5 минут
Денис Гордеев

Комбинация специальной камеры и высокочувствительного электронного микроскопа помогла визуализировать колебания атомов в молекулах фуллерена.

Позавчера, 10:12
6 минут
Сергей Васильев

В 3000 световых лет от нас у звезды солнечного типа обнаружена экзопланета земного типа и на практически такой же орбите.

Вчера, 13:20
4 минуты
Илья Ведмеденко

Российские специалисты предлагают разработать авиационный комплекс, который можно было бы использовать для вертикального старта ракет: нечто похожее можно видеть в случае со стратегическими субмаринами.

31 мая
4 минуты
Сергей Васильев

Пилотируемый корабль SpaceX состыковался с космической станцией на 15 минут раньше расчетного времени.

4 июня
5 минут
Денис Гордеев

Комбинация специальной камеры и высокочувствительного электронного микроскопа помогла визуализировать колебания атомов в молекулах фуллерена.

1 июня
2 минуты
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах протестировали систему сброса крылатых ракет с военно-транспортного самолета MC-130J Commando II. Испытания стали частью программы разработки воздушных комплексов, способных нести большое количество вооружений.

14 мая
6 минут
София Жаботинская

Две-три чашки кофе в день обеспечивают уменьшение как подкожного, так и висцерального жира у женщин — по сравнению с теми, кто пьет кофе реже или не пьет совсем.

18 мая
47 минут
Александр Березин

«Новая газета» обратила внимание, что в статистике столицы — эпицентра коронавирусной эпидемии в России — в апреле 2020 года виден аномальный всплеск смертей. Он в разы превышает официальные цифры гибели людей от Covid-19. Власти опять скрывают? Naked Science внимательно присмотрелся к ситуации и обнаружил, что дело совсем в другом факторе, никак не связанном с новой болезнью. Рассказываем, о чем речь.

12 мая
9 минут
Sergei Sobol

Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: