Pinholes und Plastikfolie senden Klang durch Wände

(ISNS) – hat ein Forscherteam japanischen und südkoreanischen Mittel Massivwände nahezu transparenten Sound entwickelt.

Der Prozess beruht auf kleine Bohrungen in ein starres Material, z. B. eine Wand, und für sie auf der einen Seite durch eine Membran aus der Plastikverpackung gefunden in jeder Küche hergestellt.

"Die Wand mit den blanken Löchern behindert ernsthaft die Übertragung", berichtet das Team in der 13 Juni Ausgabe von Physical Review Letters. "[B] Ut mit der Membran installiert Übertragung wird, wie erwartet, fast so gut wie keine Wand."

Richtig dimensioniert, Abstand und abgestimmt, ermöglicht das Setup die Druckwellen verantwortlich für Klang, durch die Schranke passieren. In Experimenten übermittelt das System Sound zwischen drei Viertel und fast 100 Prozent des Volumens der ursprünglichen Schallquelle, abhängig von der Größe der Löcher.

Die Forschung hat Einsatzmöglichkeiten bei der Schaffung von Sicherheits-Barrieren, die Sprach-Kommunikation passieren zu ermöglichen und bei der Entwicklung der Arten von Sound-basierte Mikroskope, die in Forschungslabors und medizinische Praxis Anwendung finden könnte.

Die Entwicklung erforderte erhebliche Fortschritte in der Theorie und Praxis der Schallübertragung.

"Es ist in der Tat erstaunlich," sagte Physiker Oliver Wright von Japans Hokkaido University.

Wright arbeitete an dem Forschungsprojekt mit Sam Lee und Kollegen an der Yonsei Universität und Kong-Ju-Bock Lee an der Ewha Womans Universität, beide in Südkorea.

"Ich bin sehr begeistert über diese Ergebnisse", sagte Johan Christensen, ein photonic-Ingenieur an der Technical University of Denmark, theoretische Einblicke in diesen Prozess entwickelt hat. "Das auffallendste, was, das Sie zeigen, ist die Möglichkeit, eine enorme Menge an Klang durch extrem kleine Öffnungen quetschen."

Der Ansatz ähnelt das Team beschäftigt, verwendet für einen Effekt, den Physiker nennen außergewöhnliche optische Übertragung, die von Thomas Ebbesen von der Université de Strasbourg in Frankreich im Jahr 1998 entdeckt wurde. Dabei erklärte Wright, dass angesichts der Größe und Ausbreitung von Bohrungen in einem Blatt, "kleine Sub Wellenlänge Löcher in Metallen mehr Licht durch als erwartet ermöglichen können."

Wright, sagte, dass sein Team aufgestellten "zu reproduzieren, die Ergebnisse in der Audio-Akustik." Sie soll um die Idee zu erforschen, die Löcher kleiner als die Wellenlänge der Schallwellen mehr Sound zu durchqueren, als erwartet ermöglichen würde.

Physiker hatte bereits versucht, Klang durch feste Wände bohren von Löchern in ihnen vorbeigehen, aber gekämpft, da die starren Teile der Mauer der Großteil der Ton unter den meisten Bedingungen widerspiegeln, sagte Wright.

Die einzige Möglichkeit, große Mengen von Klang durch die Löcher ermöglichen soll sicherstellen, dass die Schallwellen reisen viel schneller Durchgang durch die Löcher, als sie tun, bevor sie zu erreichen und nach durch sie hindurch. Wrights Team beschlossen, zu tun, dass durch jedes Loch mit einer Membran Plastikfolie abdecken, die gleiche Art verwendet, um Nahrung zu decken.

Die Kunststoff-Folie schwingt in Reaktion auf Ton jedes Loch auf der Durchreise. Infolgedessen sagte Wright: "der Druck auf beiden Seiten des Loches wird gleich und der Energie-Vorfall auf der einen Seite der Mauer ist durch die kleinen Löcher geschleust. Dadurch effiziente Übertragung und keine Reflexion."

In anderen Worten, machen Löcher, die durch eine Membran bedeckt Wände praktisch unsichtbar zu klingen.

Warum wählte das Team als das Membranmaterial Plastikfolie?

"Es ist bekannt, eine bequeme Material, um eine Membran, und natürlich, es ist leicht zugänglich,", sagte Wright. "Einige erste Experimente wurden mit Gummimembranen getan, aber wir fanden, dass dieses [Plastikfolie] bietet eine bessere Übertragung."

Um ihre Einstellungen zu testen, verwendeten die Forscher Lautsprecher zu produzieren Klang und leiten es durch eine starre Wand mit Löchern. Ein Mikrofon auf der anderen Seite der Wand erfasst den Klang, der durchlaufen.

In verschiedenen Studien nahm das Team 76 Prozent, 89 bis 97 Prozent Übertragung von der Lautstärke durch die Wand mit Löchern mit der Plastikfolie abgedeckt. Der Prozentsatz hing von der Größe der Löcher in Bezug auf die Gesamtfläche der Wand.

Wissenschaftler stellen Sie sich zwei Arten der Nutzung für die Entwicklung.

"Durch die Verwendung einer Wand mit Löchern von unterschiedlicher Größe, kann man eine Sicherheitsbarriere für effiziente mündliche Kommunikation in Orten wie Banken oder Taxis," sagte Wright. "Durch Quetschen viel Energie durch ein einziges Loch, könnte man eine neuartige Form der akustischen Mikroskop machen."

Ein solches Instrument könnte weit kleiner als die Wellenlänge des Schalls Objekte identifizieren, die auf sie auftrifft. Es hätte Anwendung in medizinischen Praxis und Forschung.

"Wenn Sie Ton zu einer Stelle, die viel kleiner als die Wellenlänge konzentrieren" Christensen sagte: "Sie könnte möglicherweise entwickeln Instrumente zur frühen Stadium Tumoren zu erkennen, die zu klein, um mit konventionellem Ultraschall-Techniken zu beobachten sind."

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Eine ehemalige Wissenschaftsredakteur der Newsweek, Peter Gwynne ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Sandwich, Massachusetts.