Создано устройство для трансляции звука из-под поверхности воды — Naked Science
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.
Вчера, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

8 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

На очередных испытаниях прототип Starship впервые совершил успешную посадку, после чего сразу взорвался. Эксперты связывают аварию с отказавшим клапаном одного из топливных баков.

5 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Новый российский истребитель пятого поколения испытали стрельбой из пушки. Ранее Воздушно-космические силы получили первый серийный самолет.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 10:00
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: