Naprave, kot sta sonar in radar, izrabljajo odbijanje zvoka od predmeta za rekonstrukcijo njegovega položaja in oblike. Švicarska znanstvena skupina je poskusila te principe izrabiti za eksperimentalni trik. Ustvarili so zvočne valove na enak način, kot bi se odbijali od nekega predmeta, čeprav ta ni bil prisoten. Metodi pravijo akustični hologram. Študijo so objavili v reviji Physical Review Applied.

Znanstvena skupina je celoten poskus postavila v prozoren valj premera 120 in višine 2,5 centimetra, s čimer so se poskusili omejiti na zvočno valovanje v dveh dimenzijah. Obod valja je bil natisnjen iz sintetične smole in je zaradi svoje togosti predstavljal močno odbojno mejo, na katero so namestili niz zvočnikov. Taka postavitev zvočnikov je omogočila, da so na predmet pošiljali poljubne vzorce akustičnih valov. Okoli središča so postavili še dva manjša koncentrična obroča, na katera so namestili zvočnike in mikrofone. Eksperiment je dovolil hkratno snemanje in ustvarjanje 800 zvočnih signalov, kar je omogočilo natančen posnetek sipanja signala na izbranem predmetu.

V prvem koraku metode so morali najprej posneti zvočno valovanje, ki se sipa na različnih predmetih. V ta namen so v središče valja postavili enega izmed treh aluminijastih predmetov: križec, krog in kvadrat, vsak premera 10 centimetrov. Nanje so pošiljali kratke zvočne impulze dolžine 1 mikrosekunde, ki naravno ustvarijo odbite valove v širokem razponu frekvenc. Poskuse so ponovili z različnimi oblikami valov, ki so vpadli iz katerekoli smeri. Poleg zelo natančnih posnetkov je notranji obroč z zvočniki in mikrofoni omogočil hkratno sprejemanje in oddajanje zvoka.

V nadaljevanju eksperimenta so iz središča valja odstranili predmet in aktivirali notranji obroč zvočnikov in mikrofonov. Na tak način so vzpostavili akustični hologram, ki se je na vpadno valovanje odzival v realnem času. Akustični hologram je ustvaril valovno polje, ki se je natančno ujemalo z odbitimi valovi, izmerjenimi ob prisotnosti predmeta. Metoda se je izkazala za dovolj robustno, da deluje za katerikoli sipalec. Tako nam denimo ni treba poznati njegove oblike, velikosti in niti materiala, da lahko reproduciramo njegov akustični hologram.

Bistvo metode je bilo zaznati vpadne valove, tik preden pridejo na mesto, kjer je predmet stal, in nato ustvariti sipane valove, ki bi se od predmeta odbili. Tako so lahko ustvarili akustični hologram, ki je omogočal ponovitev sipanja ob odsotnosti predmeta ali pa tudi skrivanje njegove lokacije. Poleg tega pa lahko spreminjajo tudi lastnosti in obnašanje akustičnega holograma. Primer tega je denimo taka manipulacija amplitude valovanja, da so odbiti valovi glasnejši, kot bi bili običajno. Ojačanje odbojev bi lahko bilo koristno za slabovidne ljudi, ki se učijo uporabljati klikajoče zvoke za iskanje predmetov v okolici.

Podmornic ne bo skrivala Tina.

Vir naslovne fotografije: wikipedia.org

DOI članka: 10.1103/PhysRevApplied.20.064014