作者:Stefano Lepri 来源:PRL 发布时间:2011-5-9 13:37:54
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数学证明单面声墙技术有可能实现
 
想象一下,一支乐队在室内演奏,邻居却听不到音乐声,然而,如果外面有人在交谈,室内的乐师却能听到。这种类似单面镜的单面声墙技术听起来似乎有些无法想象,但据美国《发现》网站5月6日报道,两位意大利科学家正让这类声音操作技术更接近现实,相关研究发表在最新出版的《物理评论快报》(PRL)杂志上。
 
意大利伊苏布利亚大学非线性和复杂系统中心的主任、物理学教授朱莉娅·卡萨提和意大利全国研究委员会复杂系统研究所的研究员史提芬劳·勒普瑞两人受到受热二极管能够不对称地传输热量这一机制的启发,提出了一种新的声学机制。他们设想会有一种超材料或一套设备,其具有非线性的属性,能以意想不到的方式让声波弯曲(正如单面镜一样),从而实现让声音只朝一个方向传输,阻挡或者屏蔽外来的声波的目的。
 
卡萨提和勒普瑞也已经从数学上证明,制造出这种超材料或者设备是可能的。卡萨提表示,与线性相比,非线性会让我们的世界更加丰富,它使我们具有更多可能性。单面镜是一种光学玻璃,在一面看全反光,看不见对面的景物,像镜子一样只能看见这边的镜像;在另一面看,则是完全透明的玻璃,可以很清楚地看见对面的景物。
 
卡萨提解释道,从理论上来讲,被警察广泛使用的单面镜并非真正的单面,其之所以能产生单面反光的效果,完全是因为镜的两面处于不同光度的环境所造成的,其一边必须完全黑暗,而另一边则有光亮。与之类似的非线性声学材料也将能使声音仅在一个方向传播,而阻止入射的声波。
 
为了引导声波,科学家提议交替不对称地铺设线性和非线性的材料层。一旦构成合适,当声波从一边进入时,它就必须进入这种超材料,接着被重新引导。卡萨提解释道,这是因为,在两个不同的方向上,声波的频率发生了变化。
 
这两名物理学家已经从数学上证明,未来科学家能够建造出这样一种声学超材料。勒普瑞表示,正如光子学一样,以前科学家也没有想到会出现非线性光子学,而现在非线性光子学的发展非常好。他表示,或许非线性声学材料的制造可能要难一点,但有很多科学家正在努力让其变成现实。
 
美国杜克大学电子和计算机工程学的副教授斯蒂芬·克姆表示,制造出这种材料是可能的。其一旦被制造出来,将会有很多实际用途。比如,有人可能希望将声音局限在一个房间里,不让其逃逸出去,但同时能够听到外面人的谈话。(来源:科技日报 刘霞)
 
 
 
 
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