物理學家產生的聲波僅沿一個方向傳播

想象一下，三個人擠成一個圓圈，當一個人說話時，只有另一個人能聽到。科學家們創造了一種類似工作的設備，確保聲波僅在一個方向上產生波紋。

該設備由蘇黎世聯邦理工學院和瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家開發，由一個圓盤形腔體組成，該腔體具有三個等距端口，每個端口都可以發送或接收聲音。

在非活動狀態下，從端口 1 傳輸的聲音可以以相等的音量傳到端口 2 和 3 上。聲波也作為回聲反彈回端口 1。

但是，當系統運行時，只有端口 2 可以聽到端口 1 的聲音。

訣竅是以特定的速度和強度將旋轉的空氣吹入空腔，這允許聲波以重復模式同步.這不僅指導聲波在單個方向上，但為這些振蕩提供更多能量，因此它們不會消散。這有點像聲音的環形交叉路口。

科學家們表示，他們的技術可能會為未來通信技術的設計提供信息。新的超材料不僅可以用于操縱聲波，還可以用于操縱電磁波。

“在我們看來，這種損耗補償非互易波傳播的概念是一個重要的結果，也可以轉移到其他系統。”高級研究員 Nicolas Noiray 說.

與光波或水波一樣，典型介質中的聲波是倒數，這意味著它們的振蕩可以像向前一樣容易地向后傳播。

對于任何一對發送方和接收方，您可以交換角色，并且函數將保持不變。回到前面的類比，兩個人在一個房間里以相同的音量交談，當聲波在兩個方向上自由移動時，他們之間沒有障礙物，可以清楚地聽到對方的聲音。

有時，使聲音非對數會很有用，也許當需要噪聲抑制時。2014 年，德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員開發了一種聲循環器，它使用小風扇將空氣吹過諧振環。當聲音從三個端口之一進入時，聲波將變為非對等狀態，只能在其他端口之一聽到，而不能同時在兩個端口上聽到。

不過，有一個問題：聲音在傳播過程中消散，削弱了到達目的地的海浪。所以蘇黎世聯邦理工學院團隊著手防止聲波在單程旅程中損失能量。

在這種情況下，空氣沿著管道旋轉從中心進入環，導致其發出哨聲。這會在腔內的聲壓中產生自我維持的振蕩。通過將這些振蕩調整到聲波進入的頻率，聲波實際上可以獲得能量，防止它們減弱。

該團隊構建了聲學環行器并測試了他們的設計，從一個波導發送頻率約為 800 Hz 的聲波，并測量它們如何到達另外兩個波導。

果然，當波到達第二個波導時，它們并沒有減弱——相反，它們實際上比傳輸時更強。在第三個波導處沒有檢測到聲波，表明兩個目標都已實現。

具有諷刺意味的是，使用振蕩來增強聲波的想法來自旨在減少聲波的工作。與聲波相互作用的振蕩可能會對某些系統（例如飛機發動機）造成損害，但 Noiray 意識到它們也可以被永久利用。

該團隊表示，聲環行器可以幫助其他科學家研究聲波傳播和操縱。這個一般概念甚至可以用于引導電磁波用于更好的雷達或通信系統。

該研究發表在雜志上自然通訊.

寶寶起名 起名