¿Por qué es muy común que haya haces de luz pero no haces de sonido? Los rayos láser están muy extendidos, y soy consciente de que también es posible dirigir el sonido, sin embargo, rara vez vemos ejemplos de ello.
¿Es más difícil de dirigir debido a su mayor longitud de onda o es más dispersiva en el aire o algo así?
La anchura del haz es proporcional a la longitud de onda $\lambda$ dividido por la anchura de apertura $L$ . Las frecuencias sonoras audibles se sitúan en la gama de los KHz, con longitudes de onda comprendidas entre 17 m y 17 mm aproximadamente. Mientras que las longitudes de onda de la luz visible son micrométricas. Por tanto, las aberturas para el sonido tendrían que ser mucho mayores que las de la luz para lograr anchuras de haz similares, lo que no suele ser práctico.
Los ultrasonidos médicos utilizan haces de sonido de menos de 1 mm de anchura, pero sus frecuencias se sitúan en la gama de los MHz. Estas frecuencias se atenúan mucho en el aire y solo recorren unos centímetros.
Re.
¿Es más difícil de dirigir debido a su mayor longitud de onda o es más dispersiva en el aire o algo así?
Ambas cosas son ciertas si se sustituye "dispersivo" por "atenuado".
Como muy bien han comentado el resto de colaboradores, los "haces de ondas" (disculpas por el ligero abuso del término) no son nada infrecuentes. La imagen médica es sólo un campo en el que se utilizan. Los sonares son otra posible aplicación (tanto de transmisión, como de recepción).
En general, en acústica (ya sea ultrasonidos, subacuática o "acústica convencional") la idea básica es utilizar de algún modo un conjunto de transductores y diseñar su interacción para crear un patrón de haces (lo que se conoce comúnmente como beamforming - formación de haces). Enlace Wikipedia ). Esta tecnología tiene aplicaciones tanto en ondas mecánicas (acústicas) como electromagnéticas (telecomunicaciones).
Un ejemplo más de su uso en una aplicación "más convencional" es un altavoz de largo alcance (como el SB-3F™: Altavoz de síntesis de campo sonoro y el SB-2: Haz sonoro parabólico de gran alcance ambos de Meyer Sound) similares a los citados por Hadrien.
Los haces de ondas deben tener una sección transversal de longitud del mismo orden de magnitud que la longitud de onda. Mientras que en el caso de la luz, podemos obtener haces muy pequeños y focalizados (de $\mu m$ orden), para el sonido la longitud de onda (del orden de centímetros o metros), no se pueden conseguir haces s enfocados.
De ahí que la utilidad de estos haces para transmitir información o concentrar energía sea bastante limitada. Conozco un dispositivo de este tipo para el control de multitudes ( https://en.wikipedia.org/wiki/Long_Range_Acoustic_Device ).
Viga puede tener más de un significado en su pregunta. Además, en realidad está formulando varias preguntas. En cuanto a los láseres, implican la manipulación de la naturaleza cuántica de la luz y la acústica ordinaria NO es un fenómeno cuántico, por lo que no está claro qué significaría eso. En cuanto a los rayos enfocados, en realidad tenemos la tecnología para hacerlo. Tu boca es un ejemplo, los altavoces pueden manipularse hasta cierto punto para enfocar el sonido y crear un haz. Los sistemas de sonar submarino emplean la tecnología phased array para crear "haces de lápiz" de sonido altamente focalizados con una única frecuencia portadora.
En cuanto a la naturaleza "cuántica" del láser, se me ocurren dos casos en los que la acústica está cuantizada. Uno son los fonones en la física del estado sólido. Son estados de modos de vibración de la red cristalina cuantizados. El otro es la acústica en los superfluidos (que también pueden considerarse fonones, supongo). En teoría, cualquiera de los dos podría utilizarse para generar un láser acústico, aunque no estoy seguro de lo que implicaría.
Hay que tener en cuenta que los fotones son una partícula fundamental, mientras que la acústica es una perturbación de un material. No existe la acústica fundamental, el fenómeno es un macrofenómeno en cualquier situación. Incluso el "fonón" no es una partícula elemental, sino un intento de describir la interacción media de los fotones libres con la materia a granel de forma que no tengamos que tratar cada partícula de cada átomo como una entidad separada. Si eliminamos la materia, eliminamos la acústica. No ocurre lo mismo con la luz.
De hecho, las bocinas de alta frecuencia utilizadas en los sistemas de altavoces de alta fidelidad y en los sistemas de megafonía de gran potencia (del tamaño de un estadio) crean ondas sonoras. Su diseño permite una dispersión angular amplia o estrecha, y ángulos de dispersión horizontal-vertical muy diferentes. Su diseño se describe en la mayoría de los libros de texto de ingeniería acústica de nivel superior.
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