Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Прибор размером с горошину может действовать на любых глубинах и улавливать звуки в диапазоне 160 децибел
Конструкторам обычных микрофонов не нужно размышлять над скоростью распространения принимаемого звука: в воздухе она постоянна. А вот под водой меняется в зависимости от давления, которое растёт с каждым метром примерно на 0,1 атмосферы. Поэтому возможности современных гидрофонов весьма ограничены, а на больших глубинах они и вовсе бесполезны.
Однако морские млекопитающие — в особенности косатки — научились общаться с помощью звуков благодаря эффективной слуховой системе. Нечто подобное попытались воспроизвести исследователи из Стэнфордского университета под руководством Онура Килика.
Чтобы решить проблему давления, учёные позволили воде проникать внутрь. Но поскольку вода не сжимается, как воздух, она глушит колебания мембраны микрофона. Чтобы зафиксировать даже самые тихие звуки, было решено подвести к мембране оптоволоконный кабель, по которому с противоположной стороны пустили лазерный луч.
Толщина мембраны составляет всего 500 нанометров, и свет лазера должен был бы проходить её насквозь. Однако крошечные отверстия на её поверхности, диаметр которых близок к длине световых волн, не позволяют этого сделать и отражают луч обратно. Даже незначительные колебания мембраны меняют интенсивность отражённого света, что фиксируется оптическим детектором и служит свидетельством принятого звука.
Одной мембраны для очень большого диапазона, охватывающего 17 октав, оказалось недостаточно, и специалисты использовали три таких элемента разной величины (самая крупная — 0,3 мм в диаметре), расстояние между которыми не превышает длины звуковой волны. Каждая мембрана имеет собственную оптическую систему.
