物理学家产生的声波仅沿一个方向传播

想象一下，三个人挤成一个圆圈，当一个人说话时，只有另一个人能听到。科学家们创造了一种类似工作的设备，确保声波仅在一个方向上产生波纹。

该设备由苏黎世联邦理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院的科学家开发，由一个圆盘形腔体组成，该腔体具有三个等距端口，每个端口都可以发送或接收声音。

在非活动状态下，从端口 1 传输的声音可以以相等的音量传到端口 2 和 3 上。声波也作为回声反弹回端口 1。

但是，当系统运行时，只有端口 2 可以听到端口 1 的声音。

诀窍是以特定的速度和强度将旋转的空气吹入空腔，这允许声波以重复模式同步.这不仅指导声波在单个方向上，但为这些振荡提供更多能量，因此它们不会消散。这有点像声音的环形交叉路口。

科学家们表示，他们的技术可能会为未来通信技术的设计提供信息。新的超材料不仅可以用于操纵声波，还可以用于操纵电磁波。

“在我们看来，这种损耗补偿非互易波传播的概念是一个重要的结果，也可以转移到其他系统。”高级研究员 Nicolas Noiray 说.

与光波或水波一样，典型介质中的声波是倒数，这意味着它们的振荡可以像向前一样容易地向后传播。

对于任何一对发送方和接收方，您可以交换角色，并且函数将保持不变。回到前面的类比，两个人在一个房间里以相同的音量交谈，当声波在两个方向上自由移动时，他们之间没有障碍物，可以清楚地听到对方的声音。

有时，使声音非对数会很有用，也许当需要噪声抑制时。2014 年，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一种声循环器，它使用小风扇将空气吹过谐振环。当声音从三个端口之一进入时，声波将变为非对等状态，只能在其他端口之一听到，而不能同时在两个端口上听到。

不过，有一个问题：声音在传播过程中消散，削弱了到达目的地的海浪。所以苏黎世联邦理工学院团队着手防止声波在单程旅程中损失能量。

在这种情况下，空气沿着管道旋转从中心进入环，导致其发出哨声。这会在腔内的声压中产生自我维持的振荡。通过将这些振荡调整到声波进入的频率，声波实际上可以获得能量，防止它们减弱。

该团队构建了声学环行器并测试了他们的设计，从一个波导发送频率约为 800 Hz 的声波，并测量它们如何到达另外两个波导。

果然，当波到达第二个波导时，它们并没有减弱——相反，它们实际上比传输时更强。在第三个波导处没有检测到声波，表明两个目标都已实现。

具有讽刺意味的是，使用振荡来增强声波的想法来自旨在减少声波的工作。与声波相互作用的振荡可能会对某些系统（例如飞机发动机）造成损害，但 Noiray 意识到它们也可以被永久利用。

该团队表示，声环行器可以帮助其他科学家研究声波传播和操纵。这个一般概念甚至可以用于引导电磁波用于更好的雷达或通信系统。

该研究发表在杂志上自然通讯.

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