Акустические голограммы: звук вместо света
Ученые из Института Макса Планка в Германии использовали небольшие силиконовые шарики, формировавшие узоры на поверхности воды под воздействием звука. По сути, это полноценные акустические голограммы, которые существуют ровно столько, сколько длится звуковой сигнал. Согласно Пир Фишер, соавтору проекта, в основу лег принцип акустической левитации — метод, часто использующийся для изучения пузырьков и пены, которые можно «подвесить» в воздухе на звуковом потоке и там самым предохранить хрупкие структуры от схлопывания.
С технической точки зрения для создания акустической голограммы нужно построить комплекс, в котором будут задействованы система акустической левитации, выполняющая роль преобразователя (вибрирующей поверхности, которая производит звуковые колебания); отражатель, замыкающий систему; и правильно подобранная комбинация частот для звуковых волн, обычно в режиме ультразвука. Когда отраженные волны взаимодействуют друг с другом подобающим образом, компенсируя друг друга, и возникает левитация. Немецкая команда разработала систему, которая отражала звуковые волны различных амплитуд и частот, а под водой разместили датчик, который отслеживал идущий с поверхности звук.
В отличие от предыдущих экспериментов с акустической левитацией, которые требовали множество звуковых преобразователей, исследователи из Макса Планка разработали один-единственный источник, который представлял собой голографическую пластину, распечатанную на 3D-принтере. Согласно данным исследования, некоторые ее части толще других, а значит у звуковой волны уйдет больше времени на то, чтобы преодолеть эти сегменты. Это и создает шаблон неравномерного искажения на поверхности воды. Таким образом, любые достаточно легкие плавучие объекты, будь то силиконовые шарики или бумажные кораблики, будут двигаться в зависимости от звуковых колебаний, образуя необходимый узор.