Direct experimental observation of total absorption and loss compensation using sound waves with complex frequencies

A Anis Maddi (Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,) G Gaelle Poignand (Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,) V Vassos Achilleos (Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,) V Vincent Pagneux G Guillaume Penelet (Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,)

Abstract

In this study, we experimentally investigate the application of a transient signal with complex frequencies to the absorption and transmission of sound waves. Indeed, the emission of a wave with an exponentially varying amplitude in time is analogous, in the frequency domain, to a monochromatic wave with spatial gain or loss. Our results show that by exciting a non-critically coupled Helmholtz resonator with a wave having a growing amplitude, total absorption can still be achieved. Furthermore, the lossy propagation of a traveling wave in a duct is also studied, and it is shown that the losses embedded in the complex wavenumber can be compensated by using a transient signal with decreasing amplitude. These results confirm the potential of complex frequency excitation for exploring new means of manipulating sound waves to mimic gain and loss.

Article Details

Volume / Issue Vol. 137, Issue 23
Published June 21, 2025
ISSN 0021-8979
Publisher American Institute of Physics

Journal Info

Journal of Applied Physics

American Institute of Physics

ISSN: 0021-8979 Physical Sciences

Authors (5)

A

Anis Maddi

Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,

G

Gaelle Poignand

Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,

V

Vassos Achilleos

Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,

V

Vincent Pagneux

G

Guillaume Penelet

Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans (LAUM), UMR 6613, Institut d’Acoustique - Graduate School (IA-GS), CNRS, Le Mans Université , Le Mans,