Оказывается звук может передаваться в вакууме только не очень далеко

Технологии и наука

В данной статье мы рассмотрим процесс распространения звука во вакууме и новые методы передачи звуковых волн между кристаллами.

Распространение звука в вакууме

Звук – это механические колебания упругой среды, способные вызывать слуховые ощущения. Диапазон частот слышимого нами звука лежит от 16 Гц до 20 кГц. Звук распространяется только в сплошной упругой среде, где частицы способны колебаться. Например, в вакууме звук не распространяется из-за отсутствия атомов и молекул, способных передавать колебания.

Эксперимент Роберта Бойля

Британский ученый Роберт Бойль в 1660 году провел эксперимент, опустив часы в банку и откачав из нее воздух. Звук исчез полностью, демонстрируя, что в вакууме звук не распространяется.

Эксперимент с кристаллами

Финские ученые провели эксперимент с передачей звуковых волн между двумя кристаллами оксида цинка в вакууме. Звук воздействовал на кристалл, создавая электрический заряд, который распространялся между кристаллами. Хотя человеческий голос услышать не удалось, но методика новаторская.

Вывод

Звук может быть передан между кристаллами в вакууме на небольшие расстояния. Это открывает новые возможности для технологий передачи звука. Теоретически, передача звуковых сигналов в космическом пространстве становится возможной.

Исследование: звук в вакууме

Однако звук не может распространяться на расстояние, превышающее длину одной волны. А еще такой метод ненадежен. Исследователи обнаружили, что в большинстве экспериментов части волны искажались или отражались при прохождении через электрическое поле.

Новое открытие

По словам ученых, это открытие может однажды помочь в разработке деталей и микросхем, похожих на те, что используются в смартфонах. Кто знает, возможно в будущем станет возможным переписываться в космосе.

Прохождение звука через вакуум

Впервые ученые показали, что звук может проходить через пустоту вакуума. Однако этот трюк, нарушающий правила, требует особых условий и может быть осуществлен только на очень малых расстояниях.

Объяснение феномена

В культовом слогане научно-фантастического фильма 1979 года Чужой говорится, что в космосе никто не услышит твоего крика. Это объясняется тем, что космос — это вакуум, область, лишенная каких-либо частиц. Звуковые волны распространяются, проходя через частицы среды, например воздуха или воды, от источника к получателю. Таким образом, в вакууме нет никакой среды для распространения звука. Космическое пространство на самом деле не является полным вакуумом, поскольку содержит небольшое количество газа, плазмы и других частиц. Но эта материя окружена огромными пространствами пустоты.

Новое исследование

Однако в новом исследовании, опубликованном 14 июля в журнале Communications Physics, ученые показали, что звук может перемещаться в вакууме. К сожалению, это не распространяется на человеческие крики.

Эксперимент

В новом эксперименте исследователи передавали звуковые волны через вакуум между двумя кристаллами оксида цинка, преобразуя колебания в пульсации в электрическом поле между объектами.

Причина прохождения звука

Кристалл оксида цинка является пьезоэлектрическим материалом, то есть при приложении к нему силы или тепла он создает электрический заряд. Поэтому, когда на один из таких кристаллов подается звук, он создает электрический заряд, который вызывает искажение близлежащих электрических полей. Если кристалл имеет общее электрическое поле с другим кристаллом, то магнитное искажение может распространяться от одного к другому через вакуум.

Недостатки метода

Метод не всегда надежен. В значительной части экспериментов звук передавался между двумя кристаллами не полностью: части волны искажались или отражались при прохождении через электрическое поле, обнаружили исследователи. Однако иногда пьезоэлектрические кристаллы идеально передавали всю звуковую волну.

Звук в вакууме: новое открытие физиков

Физики из Финляндии провели интересное исследование, показав, что звук может распространяться через идеальный вакуум. Это открытие открывает новые перспективы для разработки микроэлектромеханических компонентов.

Открытие физиков

Исследование провели физики Ген и Маасилта из Университета Ювяскюля. Они установили, что звук может распространяться через вакуум при определенных условиях, не взаимодействуя с воздухом.

Особенности исследования

Ученые описали формализм для изучения акустического туннелирования и провели эксперименты. Они обнаружили, что пьезоэлектрические кристаллы могут преодолеть вакуум, преобразуя механическую энергию в электрическую и обратно.

Применение открытия

Это открытие может быть полезно для разработки новых технологий в области микроэлектромеханики. Идея использования пьезоэлектрических кристаллов для передачи звука через вакуум открывает широкие перспективы для инноваций.

В итоге, открытие физиков из Финляндии может стать ключевым в развитии современных технологий и принести новые возможности в области звуковой передачи.

Новые возможности в исследовании акустического туннелирования

Эффект акустического туннелирования через вакуум, подобный квантовому явлению, может принести новые возможности в различных областях физики и технологий. Ученые обнаружили, что при определенных условиях звук может успешно передаваться через вакуум, что может иметь важные применения в микроэлектромеханических компонентах (MEMS), технологиях смартфонов и системах теплоотвода.

Эксперимент и результаты

Финские физики Жуоран Генг и Илари Маасилта из Университета Ювяскюля провели эксперимент, в результате которого удалось показать, что звук может акустически туннелироваться через вакуум с помощью двух пьезоэлектрических датчиков.

Для успешного туннелирования звука необходимо, чтобы пьезоэлементы были разделены зазором, меньшим, чем длина волны звука. Это позволяет звуку перескакивать от одного элемента к другому с полной силой, что отражает своеобразное акустическое туннелирование.

Принцип действия

Звук, как известно, передается через колебания атомов и молекул среды. В вакууме же отсутствует среда, способная таким образом колебаться. Однако, за счет электромагнитных полей, пьезокристаллы могут передавать звук через чистый вакуум. Механическое напряжение, создаваемое звуковыми волнами в пьезоэлементах, преобразуется в электрическое напряжение, что позволяет передачу сигнала.

Возможные области применения

Открытие ученых открывает новые горизонты в области MEMS-технологий, технологий смартфонов и систем теплоотвода. Эффект акустического туннелирования может улучшить производительность и эффективность таких устройств, исследуемых в физике и технике.

Данные исследования доказывают, что звук действительно может передаваться через вакуум, что открывает новые перспективы в исследовании акустического туннелирования и его применении в современных технологиях.

Также учёные показали, что эффект не зависит от частоты звука. При соблюдении необходимого зазора он работает и для ультразвука и для сверхзвуковых частот. Обнаруженное явление может использоваться как для практических решений, так и для имитации квантового туннелирования, чтобы помочь в развитии квантовой связи, например.

«В большинстве случаев эффект невелик, но мы также обнаружили ситуации, когда полная энергия волны переходит через вакуум со 100 % эффективностью, без каких-либо отражений, — рассказал Маасилта. — Таким образом это явление может найти применение в микроэлектромеханических компонентах (MEMS, технология смартфонов) и в управлении теплом».

В последнем случае, очевидно, учёный имеет в виду отвод тепла от приборов, находящихся в вакууме, что может найти применение в космической технике и не только. О самой работе учёные рассказали в статье в журнале Communications Physics.

Статус: Регистрация: 30.05.06 Сообщений: 371499 Два финских физика выяснили условия, при которых звук может передаваться через идеальный вакуум. Эффект сродни квантовому туннелированию, но в дело вступает обычная физика и кое-какое оборудование. Открытие может помочь в разработке MEMS-электроники и в системах теплоотвода.Как мы знаем, для распространения звука необходима среда. Звук передаётся за счёт последовательной передачи колебаний атомов и молекул среды соседним частицам. Непосредственно люди слышат (ощущают) колебания воздуха чувствительной мембраной в ушах. Таких условий, очевидно, нет в чистом вакууме — там нечему колебаться и, следовательно, нечему распространять звуковые волны. Но есть лазейка — в вакууме могут распространяться электромагнитные поля, а это шанс для пьезоэлектрических кристаллов, которые в процессе деформации (под воздействием акустических волн) вырабатывают электричество. А где электричество, там и поля.

Статус: Регистрация: 30.05.06 Сообщений: 371499 Учёные использовали в качестве пьезоэлементов оксид цинка. Звуковое колебание создавало механическое напряжение в материале, и это порождало в нём электрическое напряжение и, при определённых условиях, вело к появлению электромагнитного поля. Если в радиусе действия поля первого кристалла находился второй кристалл, то он преобразовывал поле в электрическую энергию и обратно в механическую — фактически в исходный акустический сигнал, который, таким нехитрым (или хитрым) образом преодолевал чистый вакуум. Ширина зазора при этом не должна превышать длины передаваемой звуковой волны.

Статус: Регистрация: 30.05.06 Сообщений: 371499 Также учёные показали, что эффект не зависит от частоты звука. При соблюдении необходимого зазора он работает и для ультразвука и для сверхзвуковых частот. Обнаруженное явление может использоваться как для практических решений, так и для имитации квантового туннелирования, чтобы помочь в развитии квантовой связи, например.В последнем случае, очевидно, учёный имеет в виду отвод тепла от приборов, находящихся в вакууме, что может найти применение в космической технике и не только. О самой работе учёные рассказали в статье в журнале Communications Physics.

Статус: Регистрация: 24.09.10 Сообщений: 1887 ЦитатаЗвук действительно передаётся в вакуумеА из содержания статьи ясно, что не передаётся, а просто сделали грубо говоря приёмопередатчик прямого преобразования. Потом дойдут до необходимости усилителей, направленных антенн, преобразовние частоты подтянется. Стоп.. Где-то это уже проходили Это сообщение отредактировал ejik – 17.08.2023 – 10:57

Статус: Регистрация: 25.03.14 Сообщений: 1777 Ну если передаётся, то пусть приложут аудиозапись. И портянку читать не придётся. А без записи пиздежжж.Размещено через приложение ЯПлакалъ

Статус: Регистрация: 24.06.14 Сообщений: 1633 Это сообщение отредактировал i13th – 17.08.2023 – 10:56

Статус: Регистрация: 14.07.20 Сообщений: 1554 То что это не передача звука – очевидно. Сеня другое интересует, это каким таким хреном они определили длину звуковой волны в вакууме?

Статус: Регистрация: 21.08.18 Сообщений: 125 Со звуком в вакууме нас обманули, но КМК вся суть в последних трёх абзацах. Это сообщение отредактировал ttx777 – 17.08.2023 – 11:02

Статус: Регистрация: 11.12.08 Сообщений: 3107 Бля! что я прочитал. Грубо говоря – звук преобразовывается в эм. поле, которое принимается другим датчиком и преобразовывается в звук.Короче говоря радиопередатчик с приемником. Говорим на одном конце, слышим на другом. Если так, то можно сказать, сто в космосе происходит обмен информации с землей посредством звука. А всеэти радиоволны это всего лишь носитель звука.Ох уж эти ученые из Университета Ювяскюля (Финляндия)Это сообщение отредактировал sukhov2000 – 17.08.2023 – 11:19

Статус: Регистрация: 15.01.12 Сообщений: 941 То есть нифига не "ПИУ-ПИУ"??

Статус: Регистрация: 26.04.13 Сообщений: 1640

Статус: Регистрация: 2.10.17 Сообщений: 986 И причем тут звук если идет преобразования звуковой волны в электромагнитную в передатчике и обратно в приемнике?!

Статус: Регистрация: 19.06.23 Сообщений: 186 И какой смысл так заморачиваться, если можно просто воспользоваться, скажем радио волной?Размещено через приложение ЯПлакалъ

Статус: Регистрация: 9.07.12 Сообщений: 451 Находясь рядом с соплом ракетного или плазменного двигателя наверное можно услышать какой-то звук в космосе, но недолго, – испарится голова слушателя

Статус: Регистрация: 15.11.17 Сообщений: 20624 Странно, почему мы не слышим музыку звёзд?

Статус: Регистрация: 9.12.05 Сообщений: 4723 Короче, даже выйдя в открытый космос на МКС нельзя пердеть чтоб никто не услышал Это сообщение отредактировал ENRIQUE – 17.08.2023 – 14:33

Понравился пост? Еще больше интересного в Телеграм-канале Плакалъ!

1 Пользователей читают эту тему (0 Скрытых Пользователей) Просмотры темы: 1992

Активные темы

Андрей Кадук 16 августа 2023 в 10:52

Если есть определенные условия, то звук может проходить через идеальный вакуум. Физики выяснили, при каком сценарии это происходит.

Финские физики, представившие результаты своего исследования в журнале Communications Physics, говорят, что их открытие является первым доказательством полного звукового туннелирования в вакууме, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Для того, чтобы звук распространялся ему необходима среда, через которую он проходит. На Земле это, например, воздух или вода. Звук появляется в результате вибраций, которые заставляют атомы и молекулы колебаться в определенной среде. Эта вибрация передается соседним частицам и люди могут слышать ее с помощью чувствительной мембраны в наших ушах.

Идеальным вакуумом считается место, где отсутствует любая среда. Если нет частиц, которые бы колебались, то звук не должен распространяться в вакууме.По словам ученых, то, что мы считаем вакуумом, все же может вибрировать электрическими полями, что делает пьезоэлектрические кристаллы интересным материалом для изучения распространения звука в пустых пространствах.

Пьезоэлектрические материалы преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот. Если приложить механическое усилие к кристаллу, то он создаст электрическое поле. Если подвергнуть кристалл воздействию электрического поля, кристалл деформируется.

По словам ученых, звуковая вибрация вызывает механическое напряжение. С помощью оксида цинка в качестве пьезоэлектрического кристалла, физики обнаружили, что кристалл может преобразовывать это напряжение в электрическое поле, когда соблюдаются определенные условия.

Если рядом расположить два кристалла, то один из них может преобразовать электрическую энергию обратно в механическую и звуковая волна проходит таким образом через вакуум. Для этого два кристалла должны быть разделены расстоянием, которое не превышает длину исходной звуковой волны.

По словам ученых, данный эффект увеличивается с частотой. Пока вакуумный промежуток имеет нужный размер, даже ультразвуковые волны могут туннелировать сквозь вакуум между двумя кристаллами.

То есть между кристаллами возникает звуковое туннелирование. Хотя об этом явлении известно уже 60 лет, но только недавно ученые начали исследовать, как оно работает.

Ученые считают, что из-за того, что звуковое туннелирование похоже на квантово-механический эффект туннелирования, результаты нового исследования могут помочь в изучении квантовой информатики, а также других областей физики.

Ученые признают, что в большинстве случаев звуковые волны проходили через вакуум очень слабо, но были ситуации, когда звуковая волна прошла полностью со 100% эффективностью без каких-либо отражений.

Как уже писал Фокус, физики "зарылись" под землю, чтобы раскрыть большую загадку Вселенной. Ученые разработали экспериментальную программу, чтобы попытаться обнаружить редкие взаимодействия между вимпами и обычными атомами. Это может привести к обнаружению загадочной темной материи.

Также Фокус писал о том, что ученые нашли несоответствие теории относительности Эйнштейна с тем, что они увидели в одной из двойных звездных систем. Увиденное явление может объяснить другая теория.

Учёные показали, как при определённых условиях звук может проходить через вакуум

Время на прочтение

Оказывается звук может передаваться в вакууме только не очень далеко

При определённых условиях звук может проходить даже через идеальный вакуум. Теперь два физика выяснили, какими должны быть эти условия.

Жуоран Генг и Илари Маасилта из Университета Ювяскюля (Финляндия) утверждают, что их результаты представляют собой первое строгое доказательство полного акустического туннелирования в вакууме. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics.

Для этого необходимы два пьезоэлектрических материала, способных превращать движение в электрическое напряжение (и наоборот). Объекты должен разделять зазор, меньший, чем длина волны посылаемого звука, который затем полностью перейдёт — или «туннелирует» — через это пространство.

О туннелировании акустических волн известно с 1960-х годов, но учёные начали исследовать это явление сравнительно недавно, поэтому мы ещё не очень хорошо понимаем, как оно работает.

Генг и Маасилта работают над исправлением этой ситуации, сначала описав формализм для изучения акустического туннелирования, а теперь применяя его на практике.

Для распространения звука необходима среда. Звук возникает в результате вибраций, которые заставляют колебаться атомы и молекулы среды, и эти колебания передаются соседним частицам. Мы ощущаем подобные колебания (в определённом диапазоне частот) через чувствительную мембрану в ушах.

Идеальный вакуум — это полное отсутствие среды. Поскольку в нём нет частиц, способных вибрировать, звук не должен распространяться. Однако здесь могут быть определённые оговорки. В вакууме могут возникать электрические поля, что делает пьезоэлектрические кристаллы интригующим материалом для изучения передачи звука через пустое пространство.

Звуковая вибрация создаёт механическое напряжение в материалах. Используя оксид цинка в качестве пьезоэлектрического кристалла, Генг и Маасилта обнаружили, что при соблюдении определённых условий кристалл может преобразовывать это напряжение в электрическое поле.

Если в радиусе действия первого кристалла находится второй, то он может преобразовать электрическую энергию обратно в механическую, и вуаля, звуковая волна преодолела вакуум. Для этого два кристалла должны быть разделены зазором, ширина которого не превышает длины начальной акустической волны.

Оказывается звук может передаваться в вакууме только не очень далеко

Причём эффект масштабируется с частотой. При соответствующем масштабе вакуумного зазора даже ультразвуковые и сверхзвуковые частоты могут туннелировать через вакуум между двумя кристаллами.

Поскольку это явление аналогично квантовомеханическому эффекту туннелирования, результаты исследования могут помочь учёным в изучении квантовой информатики, а также других областей физики.

«В большинстве случаев эффект невелик, но мы также обнаружили ситуации, когда полная энергия волны переходит через вакуум со 100% эффективностью, без каких-либо отражений, — говорит Маасилта. — Это явление может найти применение в микроэлектромеханических компонентах и в управлении теплом».

Если эта публикация вас вдохновила и вы хотите поддержать автора — не стесняйтесь нажать на кнопку

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *