Обычно, если вода, свет и звук могут двигаться в одном направлении, они могут распространяться и в обратном. В случае общения это весьма полезно: так мы слышим собеседника, а он слышит нас. Но иногда инженерам нужно, чтобы волны шли только в одну сторону, например, чтобы избежать нежелательных шумов. Швейцарским ученым удалось это. В будущем они надеются проделать то же самое и для электромагнитных волн.

Десять лет назад ученым удалось подавить распространение звуковых волн в обратном направлении. Однако его минус в том, что попутно он ослабляет волны, движущиеся вперед, пишет Phys.org. Команда ученых из Высшей технической школы Цюриха разработала метод предотвращения обратного распространения звуковых волн, который не влияет на качество сигнала в прямом направлении.

Основа для одностороннего распространения звука — явление автоколебания, при котором динамическая система периодически повторяет свое поведение. Идея швейцарских ученых заключается в том, чтобы пропускать акустические звуки через так называемый циркулятор. В таком случае, неизбежное ослабление волн компенсируется автоколебаниями в циркуляторе, синхронизированными со входящими волнами, что позволяет им получать энергию от этих колебаний.

Циркулятор состоит из дисковидной полости, в которую через отверстие поступает воздух. При определенном сочетании скорости и интенсивности вихревого вращения в полости возникает свистящий звук. Вдоль края циркулятора установлены три акустических волновода, образующих треугольник. Звуковые волны, вошедшее через первый волновод, могут выйти через второй, но волна, вошедшая через второй, не может выйти «обратно» через первый — только через третий.

На протяжении многих лет физики проектировали и моделировали различные компоненты циркулятора, а недавно смогли, наконец, экспериментально продемонстрировать работоспособность концепции. Они послали акустическую волну с частотой около 800 Гц через первый волновод и измерили ее выходящую через второй и третий.

Как и ожидалось, волна не дошла до третьего волновода. Однако из второго волновода вышла еще более сильная волна звука, чем та, что вошла.

Сами разработчики воспринимают циркулятор как игрушку, временную модель на пути к созданию устройства управления волнами при помощи синхронизированных автоколебаний. Которые можно будет применять, например, для электромагнитных волн в радиолокационных или коммуникационных системах будущего.

Финские ученые наглядно продемонстрировали, что в определенных ситуациях звуки могут передаваться через безвоздушное пространство. Главное, чтобы материалы, разделенные вакуумом, были пьезоэлектрическими.

Источник: ХайТек+