Гиперболоид в фантастическом романе А. Н. Толстого
тэги:
гиперболоид гарина,
лазерное оружие
категория:
наука и техника
ответить
комментировать
в избранное
бонус
3 ответа:
старые выше
новые выше
по рейтингу
3
Кальций
[178K]
1 неделю назад
Конечно, гиперболоид инженера Гарина в корне отличается от лазерного оружия. Хотя бы потому, что его предполагаемая схема выстроена не на квантовой, а на обычной механической оптике, с зеркалами и линзами. Как твёрдо установлено в результате физических исследований, реально создать такую систему невозможно — потому что в традиционных оптических средствах не получается достичь необходимой степени уплотнения световой энергии.
Но и лазерное оружие в том смысле, какой в это понятие обычно вкладывают, вряд ли возможно. Нельзя обойти расширение светового луча, которое равно квадрату расстояния от излучателя. Преодолеть этот барьер при современных мощностях компактных генераторов не получается. А если даже взорвать А-бомбу, от неё запитать лазер и т.д., всё равно это только лишнее звено и ненужное усложнение.
в избранное
ссылка
отблагодарить
bezdelnik
[25.8K]
Вчера В. В. Путин продемонстрировал лазерное оружие, или это фейэк ?
— 1 неделю назад
alexm12
[149K]
>потому что в традиционных оптических средствах не получается достичь необходимой степени уплотнения световой энергии.
Плавить кварц, это достаточная плотность энергии?
— 4 дня назад
bezdelnik
[25.8K]
Но В.В.Путин говорил о новой разработке, а не о традиционных средствах.
— 4 дня назад
Кальций
[178K]
"Плавить кварц, это достаточная плотность энергии"
Нет, недостаточная. Принцип лазера — накачка генератора сфокусированного излучения до большой плотности, когда начинаются уже квантовые эффекты.
"Но В.В.Путин говорил о новой разработке, а не о традиционных средствах. "
И что от того? Расхождение испущенного луча на расстоянии и потеря мощности в воздухе по-прежнему остаются в силе.
— 3 дня назад
alexm12
[149K]
"Квантовые эффекты" для вас, похоже, волшебная фраза, но смысла ее вы не понимаете. Про "недостаточная плотность энергии". Ни строительные, ни игрушечные, ни считывающие лазеры не имеют "достаточной плотности энергии" и кварцы не плавят. Но в них, во всех, присутствуют "квантовые эффекты".
— 3 дня назад
комментировать
1
jar-ohty
[88.3K]
1 неделю назад
Идея гиперболоида из романа А. Толстого состоит в том, чтобы световую энергию от горящей пирамидки из термитной смеси с помощью оптической системы сжать в тонкий не расходящийся пучок, который передаст энергию сгорания пирамидки на мишень, находящуюся на большом расстоянии. И, как это неоднократно говорилось, сделать такую систему невозможно. И дело вовсе не в том, что якобы А.Толстой ошибся и там должен быть не гиперболоид, а параболоид — должным образом рассчитанная система из двух гиперболических зеркал вполне себе дает точечное безаберрационное изображение. Причина этой невозможности — то, что такая система, создавая изображение горящей пирамидки на мишени, будет это изображение увеличивать во много раз — и вместо узкого светового "шнура" мы получим обыкновенный прожектор, который может осветить, но не может ничего зажечь.
Лазером, как известно, называется система, генерирующая свет за счет явления вынужденного излучения. Сущность явления состоит в том, что возбужденный атом переходит в основное состояние не самопроизвольно, а под действием электромагнитного поля световой волны, которое "навязывает" ему частоту и фазу излучаемых им электромагнитных колебаний. И если создать среду с инверсной заселенностью (в которой возбужденных атомов больше, чем находящихся в основном состоянии), то такая среда будет не ослаблять, а усиливать проходящее через нее излучение. И если "соединить вход усилителя с выходом", поместив среду с инверсной заселенностью в резонатор, который будет возвращать излучение обратно в активную среду, она, как и всякий усилитель, превратится в генератор. И если резонатор будет устроен таким образом, что только один тип колебаний в нем будет иметь небольшие потери, а остальные будут уходить из резонатора после одного-двух проходов, этот генератор будет практически идеальным точечным источником света, в котором все атомы активной среды излучают, как один "большой атом". Так что этому излучению можно без затруднения придать форму параллельного пучка, расходимость которого будет определяться лишь одним явлением — дифракцией, что в сочетании с возможностью получить от лазера невероятно высокие уровни мощности излучения приводит к тому, что лазер становится воплощением того самого "гиперболоида" в реальности.
На самом деле если говорить о лазерном оружии в реальности, все гораздо хуже. Причин тут много — и дифракция, и атмосферное размытие, значительно увеличивающее расходимость пучка… Пучок все же расходится, поэтому на выходе из "лазерной пушки" плотность мощности излучения значительно выше, чем та, что должна уничтожить мишень. И при этом она не должна уничтожить сам лазер, его зеркала и оптическую систему.
Для примера возьмем совсем даже не оружие, а лазер с выходной мощностью 2,5 ватта, который вместе с блоком питания, радиатором охлаждения, коллиматором и батарейкой легко помещается на ладони и который можно купить на "Алиэкспрессе" и вам за это ничего не будет. Если сунуть руку в луч этого лазера, вы эту руку сразу отдернете, почувствовав болезненный ожог. А направив луч, к примеру, на штору, вы эту штору без труда подпалите. А теперь попробуем сделать пакость соседям в доме напротив. Диаметр пучка у этого лазера около 3 мм, из этого можно без труда подсчитать расходимость по формуле α = 1,22 λ/d = 1,22*0,000635/3 = 0,000254 радиана. Пятно света на доме на расстоянии 100 метров будет иметь радиус не менее 2,54 см. И разумеется, эта пятисантиметровая блямба ничего не подожжет — подставленная рука даже не почувствует тепла (к слову, при этом на выходе из лазерного диода плотность мощности — примерно как в эпицентре ядерного взрыва: 2,5 Вт, умноженные на добротность резонатора на площадке размером ~1×200 мкм, и лазерный диод не испаряется по единственной причине: эта мощность нигде не выделяется в виде тепла). И чтобы поджечь штору, нам понадобится лазер не 2,5 ватта, а 250 — а это уже промышленная дура, занимающая целую комнату, потребляющая десятки киловатт электричества и уйму охлаждающей воды. А если нам нужно сбивать ракеты и прошибать лучом танковую броню — то нам понадобятся гигаватты мощности, для питания которых нужно будет возить с собой целую АЭС. А эффект — не больше, чем от взрыва небольшого снаряда.
в избранное
ссылка
отблагодарить
bezdelnik
[25.8K]
Правда ли что лазером прожигают микроскопические отверстия в топливных форсунках ДВС ?
— 1 неделю назад
jar-ohty
[88.3K]
Правда.
— 1 неделю назад
комментировать
0
alexm12
[149K]
1 неделю назад
Отличие в принципе формирования луча. В гиперболоиде свет от химических источников фокусируется парой зеркал, этакий костер перед зеркалом. В лазере фотоны каскадно выделяются электронными оболочками вещества лазера после получения определенной порции энергии от внешнего источника.
В лазере все фотоны имеют одну частоту и фазу, что широко используется.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить