Создано устройство для трансляции звука из-под поверхности воды — Naked Science
24.01.2018
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

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.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Позавчера, 10:27
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Позавчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[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: