24.01.2018
Редакция Naked Science
494

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.
Позавчера, 12:19
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Позавчера, 18:24
Илья Ведмеденко

Российские специалисты приступили к сборке первого спутника, оснащенного плазменным двигателем VERA. Такие аппараты можно будет применять для дистанционного зондирования Земли, выявления стихийных бедствий и других задач.

7 часов назад
Мария Азарова

Множество людей по всему миру привились вакциной CoronaVac китайского производства. По данным ученых из США и Доминиканской Республики, судя по всему, этот препарат практически не защищает от распространяющегося в последние месяцы омикрон-штамма с несколькими десятками мутаций в S-белке.

Позавчера, 12:19
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Позавчера, 18:24
Илья Ведмеденко

Российские специалисты приступили к сборке первого спутника, оснащенного плазменным двигателем VERA. Такие аппараты можно будет применять для дистанционного зондирования Земли, выявления стихийных бедствий и других задач.

7 часов назад
Мария Азарова

Множество людей по всему миру привились вакциной CoronaVac китайского производства. По данным ученых из США и Доминиканской Республики, судя по всему, этот препарат практически не защищает от распространяющегося в последние месяцы омикрон-штамма с несколькими десятками мутаций в S-белке.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: