Рубрики Представьте себе то, что вы ассоциируете с «самой тихой тишиной». Наверняка в голову вам придет безветренная ночь в пустыне, в месте, удаленном от цивилизации и издаваемых ею звуков, или пребывание в глубине пещеры, там, где проникновению звуков мешают огромные массы горных пород над головой. Независимо от того, что вы себе вообразили, вы находитесь очень далеко от истины. Самым тихим местом является область пространства, заключенная в недрах экспериментальной установки, созданной исследователями одной из лабораторий Физического факультета гонконгского Научно-технического университета (Hong Kong University of Science and Technology). Эти исследователи, работающие под руководством профессора Мин Янг (Min Yang), добились того, что в области между двумя резонаторами, поглощающими 99.7 процентов от поступающих извне звуков, создается тишина, которую можно назвать практически идеальной.
В настоящее время звуковые изоляторы используются в самых различных областях. Но, в большинстве случаев все эти материалы эффективно поглощают звук из достаточно узкого диапазона частот.
Комбинируя изоляторы разных типов, можно расширить полосу спектра поглощаемого звука, но создать материал, способный поглощать звук всех частот одновременно с одинаковой эффективностью крайне и крайне сложно.
Вместо создания многослойных структур из различных звукопоглощающих материалов, в новой системе использована пара резонаторов, колебания которых синхронизированы особым образом.
Частота колебаний этих резонаторов зависит от свойств и размера объекта, к которому они присоединены и который имеет собственную резонансную частоту.
Колебания первого резонатора уравновешивают и рассеивают большую часть поступающих извне звуков, превращая энергию колебаний звуковых волн с различными частотами в энергию колебаний на собственной частоте резонатора.
Кроме этого,
первый резонатор направляет исходящие звуковые волны в строго определенном направлении, в направлении второго резонатора.
Рис. 1.
Тут вступает в дело второй резонатор, который настроен на максимально эффективное подавление колебаний с частотой первого резонатора. Колебания второго резонатора практически полностью компенсируют звук первого резонатора, а вся система в целом способна поглотить до 99.7 процентов шума, который попадает в активную область системы.
«Проведенные эксперименты с системой показали уровень почти идеального поглощение звуков с любой длиной волны. Это минимум в 10 раз лучше, чем аналогичные показатели подобных систем, изготовленных на базе специальных звукопоглощающих материалов, и все полученные практические значения полностью соответствуют значениям, полученным при помощи теоретических расчетов» – пишут исследователи в статье, опубликованной в Physical Review Letters, – «Из-за большого подобия между механизмами распространения акустических и электромагнитных волн мы сможем приспособить технологию антисимметричного резонанса для подавления электромагнитных волн, правда только одной определенной поляризации. А в этом виде подобная технология уже может найти массу областей применения, преимущественно в области высокочастотной электроники и коммуникационной техники».