@ 2016.09.23 , 19:00
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科学家在水上画出「声音全息图」

这个实验看起来有点像科幻小说里的情节。在听到单个扬声器里传来的单音时,漂浮在一杯水上面的硅粒子可以自行组成鸽子的图片。只要声音还在,图片就能保持住,之后它才会消失。

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但这是科学而非科幻。它是德国斯图加特普朗克研究所的物理学家们所做的多个实验之一,该试验演示的是他们能利用3D打印的薄板来操纵声波形成复杂的“场”,这样的场可以在水里创造图案或者让物体悬浮在半空中。

物理学家Peer Fischer是这篇发表于《自然》期刊上的新研究的共同作者,他表示:“它就像你在《星际迷航》里面看到的全息图。只不过我们没有利用光而是利用声音来创造图案。”

Fischer表示,这是科学家们第一次利用单一声源制造出这种现象。

去年,英国布里斯托大学的科学家们在《自然通讯》期刊上发表了一篇与声系统有关的研究,该系统能将让物体悬浮起来。他们的系统与Fischer的非常相似:同样产生了从多个方向接近物体的声波,并且他们有着不同的振幅和频率。当声波与彼此相互作用的时候,它们就在空气(或者其它液体)中创造出了气压梯度,从而让珠子悬浮或者让物体在水面随意移动。

但布里斯托团队的实验需要许多换能器(类似扬声器的设备,可以将电信号转变为声音),每一个换能器都要得到精心调校才会产生正确的声波。

Fischer说道:“如果你想制造复杂的声场,那么你就需要很多个声源。你可以想象一下如果你拿到了几百个声源,那么实验就会变得困难、昂贵且复杂。”

于是Fischer及其同事想到了替代方法。比起利用多个换能器,他们只用了一个。但他们让声音经过一个能将它曲解称正确声场的薄板。肉眼看不见这样的声场,但如果你像我们这样拿着扩音器通过这一空间,那么你就会听到一幅3D打印图片。

科学家们让硅胶球悬浮在水面,能让这样的声学“图片”显现出来。他们还可以通过改变声场来操纵物体。比如让一滴水悬浮起来或者让一艘小船四处漂浮。

这一技术不仅仅是优雅的聚会花招。它可以提升声成像质量,比如让声束在钢铁内穿梭,看它是否有裂缝;或者用超声波来检查身体。它还可以让科学家们在不触碰培养皿的情况下移动其中的标本,或者在工程中操纵精密的机械零件。

本文译自 Washingtonpost,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 8+1

  1. tannins
    @1 year ago
    3264533

    如果把水换成空气就真是全息显示了!!

    [15] XX [3] 回复 [0]
  2. 荔枝糖葫芦
    @1 year ago
    3264551

    但他们让声音经过一个能将它曲解[称]正确声场的薄板
    [称]->成

  3. 柠檬梨
    @1 year ago
    3264554

    貌似一个基板只会产生一个声场?
    如果能做的很大,可以代替过山车了

  4. 二楼
    @1 year ago
    3264580

    这确定不是飞翔的超载鸡?

  5. 3264627

    @tannins: 实际上我认为并不需要换啊。能先整一个真全息的水箱出来也行啊。

  6. 艾尼路
    @1 year ago
    3264676

    ST的全息是光子技术啊~这个是声波技术?

  7. 石头1998
    @1 year ago
    3264696

    水全息是因为光在空气和水中的的折射和反射不同,如果空气全息,没有参照物,人是看不见的。

  8. 3265620

    驻波 这词好象高中学过?

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