【一頁物理】靜音斗篷參上

■ 機械工程學者設計出了一層可以將物體隱藏於自身周遭聲境的護盾。

「靜音斗篷」。(圖片:伊利諾大學)

編譯 ∣ 陳子瑜

  哈利波特迷們想必都知道有件隱形斗篷,穿上它別人便看不到你,不過這世上可真有「靜音斗蓬」,讓別人「聽不到你」呢?美國伊利諾大學機械科學與工程學系的研究者正嘗試使靜音斗蓬成真,讓所有放置其上的物體一律從自身周遭的聲境中「消失」。當然這只是理想狀況,事實上,這個設備目前還只能在水底下及與超音波有關的範疇內運作。儘管如此,它仍鋪出一條通往未來的應用或尋找操控聲音方式的道路。

  這件靜音斗篷看起來就像是片CD,以鋁製碟片的形式出現,上頭鑿出許多細小軌道。伊利諾大學這項實驗的進行者之一尼可拉斯.方(Nicholas X. Fang)之前便以在水底下把聲音集中起來的裝置為人所知。靜音斗篷的原理與他先前的研究近似,都能視為是聲波的導引裝置。

  當斗篷浸到水裡,這圓盤便發揮類似超音波反射器的功能:在聲波撞擊到裝置之前將其阻截,並在聲波反射回軌跡前讓其繞過物體。最後,看起來就彷彿是聲波直線穿越了該物體。方和他的同僚讓一根直徑一公分的鋼柱「穿上」這靜音斗蓬,浸入水中進行測試。從電腦擷取到的數據影像看來,斗篷的確消去了正常來說應該會發生在鋼柱上的聲波反射現象。

重重限制

  「這的確是一項美麗的實驗成就。」馬賽福赫斯耐爾研究院(l’institut Fresnel)的給諾(Sébastien Guenneau)表示,他自己在兩年前也曾公佈一件與此原理近似的裝置,是用在機械波的部份,它能在水池裡預留一塊不受水波振動影響的區域。

  但給諾同時也指出了伊利諾大學團隊此發明的限制:「一件真正的靜音斗篷應該能夠在三度空間中運作。我和我的團隊正努力朝這目標邁進。有兩種可能的方法能夠實現一件三度空間的斗篷:設想一種十分複雜的建築結構,或是在材料的壓縮性上著手,也就是說讓兩種不同特性的伸縮材料共存於同一件斗篷上。」

  方指稱他們的實驗顯示斗篷的設計可以轉換成其它頻率,不過倒沒有明確指出,所謂的其他頻率是否包括人耳接收範圍內的音波;另一方面,是否有朝一日能在一般情況下運作,也還不明確。如果這些研究障礙都排除掉的話,一件藏音斗篷是能夠發揮實際作用的,譬如令潛水艇無法被偵測到,或是藉由消除樑柱對音場的影響,來改善演奏廳的音響效果。在醫學方面,一件抗超音波的斗篷也或許能夠提高超音波診斷的精確程度。

  

研究出處:Broadband Acoustic Cloak for Ultrasound WavesPhysical Review Letters
報導出處:La première cape de silenceLa Recherche

責任編輯:MissZoe

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