Ondas de Galeria Sussurrante

As ondas de galeria sussurrante foram explicadas pela primeira vez por Lorde Rayleigh, por volta de 1878, para o caso da Catedral de São Paulo; ele revisou um equívoco anterior de que os sussurros podiam ser ouvidos do outro lado da cúpula, mas não em qualquer posição intermediária. Ele explicou o fenômeno de viagem dos sussurros como uma série de raios sonoros especularmente refletidos traçando cordas na galeria circular. Próximo das paredes, a intensidade do som deve decair apenas com o inverso da distância, ao invés do quadrado inverso, como no caso de uma fonte pontual de som irradiando em todas as direções. Isso explica o porquê dos sussurros serem ouvidos em toda a galeria. Rayleigh desenvolveu teorias de ondas para a Catedral em 1910 e 1914. Confinar ondas sonoras dentro de uma cavidade envolve a física de ressonância baseada em interferência de ondas; o som só pode existir em certas alturas, como no caso de órgãos de tubo. O som forma padrões sonoros chamados modos, como mostrado no diagrama.

As ondas de galeria sussurrante para o som existem em uma grande variedade de sistemas. Exemplos incluem as vibrações de toda a Terra ou de estrelas. Tais ondas de galeria de sussurrante acústicas podem ser usadas em ensaios não destrutivosna forma de ondas que se arrastam em torno de buracos cheios de líquido, por exemplo. Elas também foram detectados em cilindros sólidos e esferas, com aplicações em detecção, e vistas em movimento em discos microscópicos. As ondas de galeria sussurrante são guiadas de forma mais eficiente em esferas do que em cilindros, porque os efeitos da difração acústica (espalhamento lateral de onda) são completamente compensados.

As ondas de galeria sussurrante existem para ondas de luz visível. Elas foram produzidas em esferas de vidro microscópicas ou toroides, por exemplo, com aplicações em laser, refrigeração optomecânica, geração de pentes de frequência e detecção óptica. As ondas de luz são guiadas quase perfeitamente por reflexão interna total, fazendo com que o fator Q seja superior a 1010. Isso é muito maior do que os melhores valores que podem ser obtidos de forma similar na acústica (cerca de 104). Existem perdas inerentes nos modos ópticos de um ressonador de galeria sussurrante devido a um mecanismo semelhante ao tunelamento quântico. Como resultado, a luz dentro de um modo galeria sussurrante experimenta um grau de perda de radiação mesmo em condições teoricamente ideais. Esse tipo de perda se tornou conhecido a partir de pesquisas na teoria de guias de ondas ópticas e é chamado de atenuação de feixe de radiação no campo da fibra óptica. O fator Q é proporcional ao tempo de decaimento das ondas, que por sua vez é inversamente proporcional tanto à taxa de espalhamento de superfície quanto à absorção de ondas no meio que compõe a galeria. As ondas de galeria sussurrante para a luz foram investigadas em galerias caóticas, cujas seções transversais não são círculos. Essas ondas são usadas em aplicações de informação quântica.

As ondas de galeria sussurrantes foram vistas na forma de ondas de matéria para nêutrons e elétrons, e foram propostas como uma explicação para as vibrações de um único núcleo. Elas também foram observadas nas vibrações de filmes de sabão, assim como nas vibrações de placas finas. O análogo de ondas de galeria sussurrante existe para ondas gravitacionais no horizonte de eventos de buracos negros.. Um híbrido de ondas de luz e elétrons conhecidos como plásmons de superfície foi demonstrado na forma de ondas sussurrantes e, de forma parecida, éxcitons-polaritons em semicondutores Galerias contendo simultaneamente ondas de galeria de sussurrante acústica e óptica foram também construídas, apresentando acoplamento de modos muito forte e efeitos coerentes. Também foram observadas estruturas de galeria sussurrante híbridas sólido-fluido-óptico.