Usar un láser para escuchar una conversación en la habitación

Las películas con trucos y artilugios basados ​​en la ciencia son generalmente tontas y, a veces, incluso molestas. El truco basado en la ciencia del que no sé lo suficiente como para juzgar es el siguiente (y lo he visto en algunas películas, aunque tal vez cada película solo copie las anteriores):

Un personaje de película entra en una habitación de hotel, saca un rollo de cinta adhesiva y pega una gran X en las ventanas. La razón rara vez se explica, pero siempre supuse que era para amortiguar o modificar los patrones de vibración del vidrio de la ventana, evitando así que los protagonistas del personaje escucharan la conversación de la habitación mediante el uso de un láser para monitorear las vibraciones del vidrio.

Nunca estoy seguro de por qué las persianas no están cerradas o las cortinas tiradas, supongo que la idea de la cinta parece más dramática.

Dos preguntas:

  • ¿Es realmente factible escuchar usando un láser? La única razón por la que hago esta pregunta es porque creo que probablemente lo sea.

  • Poner cinta adhesiva sobre las ventanas para evitar vibraciones, ¿es este un método factible para evitar que se escuche la conversación usando el láser? ¿Seguramente el láser podría ajustarse en consecuencia para permitir esto?

EDITAR Como Ernie dice a continuación:

Si la cinta está compuesta de vinilo cargado en masa, o si es cinta de plomo, podría reducir las vibraciones lo suficiente como para obstaculizar un láser, pero solo si cubre casi la ventana. La forma de atenuar las ondas sonoras es atraparlas en un recinto que no vibre mucho. La forma de reducir las vibraciones es asegurarse de que el medio vibratorio sea tan pesado y denso que las ondas sonoras de una voz no tengan la energía suficiente para mover el material.

La única razón que conozco para tapar las ventanas es para reducir los fragmentos si hay una explosión externa.
La cinta es un gesto deportivo para que los posibles espías sepan dónde apuntar sus micrófonos láser. Esa es mi conjetura al menos.

Respuestas (2)

El principio subyacente es utilizar la interferometría y el efecto Doppler para medir de forma remota la velocidad de una superficie reflectante.

Cuando un objeto en movimiento se ilumina con luz coherente, la refleja con un cambio de longitud de onda proporcional a su velocidad. Este es el conocido efecto Doppler .

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El cambio de frecuencia se relaciona con la velocidad de la fuente de la siguiente manera:

F = ( C + v r C + v s ) F 0

Si el objeto se mueve de un lado a otro muy rápidamente, como en una vibración acústica, la forma de detectar el cambio de longitud de onda es fusionar el haz reflejado con el emitido para crear interferencia.

El uso más frecuente de ese principio se denomina vibrometría láser Doppler y se usa de forma rutinaria en la fabricación de precisión, acústica experimental, etc. Para su uso específico como dispositivo de escucha remota, consulte:

Li, R., Wang, T., Zhu, Z. y Xiao, W. (2011). Características de vibración de varias superficies utilizando un LDV para la adquisición de voz de largo alcance. Revista de sensores, IEEE, 11(6), 1415-1422.

Para el escenario de la película, creo que hay un poco de licencia artística porque, en general, la técnica está limitada por la distancia máxima a la que puede enfocar el rayo láser, pero lo que es más importante, las ventanas de vidrio son malos objetivos para la vibrometría láser. La razón es que son muy suaves y, por lo tanto, no dispersan la luz reflejada en muchas direcciones. La pequeña porción de la luz que se refleja tiene muy pocas posibilidades de ir hacia el sensor.

Pero es cierto que si reproduces la señal del vibrómetro con un altavoz, puedes escuchar la vibración de la superficie a la que te diriges, es decir, el sonido.

Según el propósito de la cinta, no está claro si se supone que debe mostrar un intento de amortiguar la vibración de la ventana o evitar el reflejo del rayo láser.

Muchas gracias por la respuesta, la parte de la cinta es puro Hollywood, solo por el efecto dramático. Creo que es una idea "desalentadora", que robaron de la primera película que lo usó, solo cubre un máximo del 10% del área del vidrio.
¿Esa cinta no facilitaría aún más la captura de las vibraciones de la ventana? (Apuntando el láser a la cinta)
¿Necesitaría medir la velocidad de la ventana o simplemente la posición respecto al tiempo? No estoy seguro de que usaría Doppler tanto como simplemente un interferómetro (es decir, una medición de distancia de fase)
@MartinBeckett, ¿podría explicar cómo mediría el desplazamiento "simplemente" con un interferómetro?
Divida el haz, envíe la mitad a la ventana e interfiera la parte reflejada con el brazo de referencia. Cuente las franjas y 1 franja = 1/2 cambio de longitud de onda en la distancia a la ventana. O module el láser y rastree la diferencia de fase de la señal transmitida/devuelta como una cinta métrica láser "disto". Pensé que en su respuesta original quería decir que mediría el cambio de color de la señal devuelta para detectar un cambio de unos pocos cm/s impuesto a la velocidad de la luz e integrar la velocidad de la ventana para obtener la posición. No estoy seguro de que sea sencillo obtener un láser con tanta estabilidad de longitud de onda.

Además de la excelente respuesta de Cape Code:

En teoría, la posición del rayo láser reflejado variará según la vibración de la ventana. Sería posible enviar el rayo láser con un ángulo y colocar un sensor en la posición esperada del rayo reflejado. La variación de la posición del haz recibido contendrá la información de sonido real.

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