使不透明材料完全透明

上圖所示，聲波可以在沒有失真的複雜介質中傳播。圖片來源：Jamani Caillet /瑞士洛桑聯邦理工學院。

大多數天然材料具有無序的原子結構，這種結構干擾了聲音和電磁波的傳播。當波與這些材料接觸時，它們圍繞著一個高度複雜的干涉模式反彈並分散，它們的能量消散，強度減弱。這意味著幾乎不可能在波散射介質中完整地傳輸數據或能量，可充分利用波技術的潛力。

舉個例子，你只需要觀察你的智能手機就可以了，地理定位功能，射頻會在各個方向散射，而在眾多的建築物中這種定位功能工作得不太好。其他潛在的應用包括生物醫學成像和地質測量，其中重要的是能夠在高度無序的媒介中發送波。

來自瑞士洛桑聯邦理工學院工程學院兩個實驗室的一組研究人員與維也納技術大學和克里特大學合作開發了一個系統，允許聲波在一種特殊的介質中傳播，而不會發生失真。它使用微型揚聲器作為聲波繼電器來抵消波散射，並且已經在真實的聲學系統上成功地測試。他們的研究剛剛發表在《自然物理Nature Physics》雜誌上。

用揚聲器消除障礙物

在研究者的系統中，微小的揚聲器可以被控制來放大、衰減或移動聲波的相位。這使得它們抵消了當波浪碰到障礙物時產生的擴散，從而在無序介質的另一側準確地再現原始聲音。

管道裝置旁邊從左到右分別是：HeveleLeSek，Romain Fleury和Etienne Rivet。

它是如何運作的？「我們意識到，我們的聲繼電器必須能夠在戰略位置改變波的振幅和相位，以放大或衰減它們，」瑞士洛桑聯邦理工學院聲波工程實驗室（LWE）的負責人Romain Fleury說，他是這項研究的合著者。

研究人員通過建立一個充氣管來測試他們的系統，並將各種障礙物，如牆壁、多孔材料和奇卡尼斯放入其中，以形成一個高度無序的介質，沒有聲波可以通過。然後，他們把小喇叭放在障礙物之間，並設置電子控制裝置來調節揚聲器的聲學特性。

瑞士洛桑聯邦理工學院的信號處理實驗室2（LTS2）的聲學研究小組的負責人Hev E.LISSEK說，「我們多年來一直致力於使用受控揚聲器作為有源吸聲器，所以對於這種新的應用也有意義。到現在為止，我們只需要衰減聲波。但在這裡，我們必須開發一種新的控制機制，這樣我們就可以放大它們，就像我們已經可以用激光放大光波一樣，」瑞士洛桑聯邦理工學院的另一位作者Etienne Rivet補充說，他寫了一篇關於這個問題的論文。他們的新方法是聲學中唯一的一種，它使用可編程電路同時同時控制多個揚聲器。

上圖所示為3.5米長的實驗管。圖片來源：Alain Herzog /瑞士洛桑聯邦理工學院。

研究人員的主動聲學控制方法類似於雜訊消除耳機中使用的方法，並且可以潛在地用於包含共同環境頻率的聲音。它還可以用來消除像潛艇那樣彈出物體的波浪，使它們無法被聲納探測到。此外，它們的工作原理是通用的，可以在光學或射頻中並行應用，使物體不可見或通過不透明材料拍攝圖像。

來源：https://phys.org/news/2018-07-opaque-materials-totally-transparent.html

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