Лазер и его «предвестники»
План . . .
Лазерный луч Ослепительный, тонкий, прямой, Особенности лазерного излучения: как игла, всемогущий световой луч! С давних времен человек в своих Ø лазерное излучение нагревает вещества до мечтах видел в нем надежного и температуры 106 °К и выше; могучего помощника, свободно Ø лазерное излучение монохроматичное проникающего в темницы, способ(одной длины волны), что позволяет ного разрушить любые преграды и создать узконаправленные и сфокусирозащитить от любого врага. ванные пучки излучения; Ø малая расходимость луча; Ø острая фокусировка излучения; Ø огромная плотность мощности излучения; Ø лазерное излучение очень стабильно и распространяется на большое расстояние, не изменяясь (когерентность).
Из истории
Солнечное оружие Архимеда Архимед (287 до н. э. — 212 до н. э. ) — древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз. Сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений. В 212 до н. э. в ходе Второй Пунической войны римляне осадили Сиракузы. Вражеские корабли находились от берега на расстоянии 300 локтей (150 метров), а потому сконструированные Архимедом катапульты не могли причинить им вреда. Тогда Архимед приказал солдатам отполировать до блеска щиты и взять зеркала, а затем сфокусировать солнечные лучи на римских кораблях, и деревянные триремы тут же вспыхнули ярким пламенем.
Эренфрид Вальтер фон Чирнгауз (1651 -1708) — немецкий философ, математик, физик, экспериментатор. Проводил исследования cвойств катакаустик, образуемых параллельными лучами, отраженными от сферических вогнутых зеркал, изготовлял вогнутые зеркала большого диаметра и большой зажигательной силы. Самое большое вогнутое медное зеркало имело около 170 см в диаметре и 57 см фокусного расстоя -ния.
Тепловые лучи против войны Михаил Михайлович Филиппов (1858— 1903) — русский писатель, философ, журналист, физик, химик, экономист и математик, популяризатор науки. Занимался экспериментами по передаче энергии взрыва на расстояние. Из письма учёного в редакцию газеты «Санкт-Петербургские ведомости» , написанного накануне гибели: «… меня преследовала мысль о возможности изобретения, которое сделало бы войны невозможными. На днях мною сделано открытие, разработка которого фактически упразднит войну. Речь идет об изобретенном мною способе электрической передачи на расстояние волны взрыва, причем передача эта возможна и на рас-стояние тысяч километров, так что, сделав взрыв в Петербурге, можно будет передать его действие в Кон-стантинополь. Способ изумительно прост и дешев. Но при таком ведении войны на расстояниях, мною указан-ных, война фактически становится безумием и должна быть упразднена» .
Тепловые пушки в прозе Герберт Джордж Уэллс (1866— 1946) — английский писатель и публицист. Автор известных научно -фантастических романов «Машина времени» , «Человек-невидимка» , «Война миров» и др. В преддверии Первой мировой войны ученые и романисты пытались представить себе оружие, подобное тепловым лучам Архимеда. «Война миров» — роман, написанный Гербертом Уэллсом в 1897 г. и описывающий вторжение марсиан на Землю. Токсичные газы и боевые машины из уэллсовской фантазии шагнули в суровую реальность. Единственная из идей Уэллса, которая пока не получила воплощения в военной инженерии — это использование тепловой энергии для генерации разрушительного теплового луча.
Алексей Николаевич Толстой (1883— 1945) — русский советский писатель и общественный деятель из рода Толстых. Автор социально-психологических, исторических и научно-фантастических романов, повестей и рассказов, публицистических произведений. «Гиперболоид инженера Гарина» — фантастический роман А. Н. Толстого (1927). На создание романа писателя вдохновил завораживающий образ Шуховской башни, построенной в 1922 году в виде уходящих в высоту секций-гиперболоидов — изобретения великого русского инженера В. Г. Шухова. Писателю к тому же пришлось ознакомиться с новейшими теориями молекулярной физики.
Гиперболоид — изобретение инженера Гарина Это просто, как дважды два. Весь секрет в гиперболическом зеркале (А), напоминающем формой зеркало обыкновенного прожектора, и в кусочке шамонита (В), сделанном также в виде гиперболической сферы. Закон гиперболических зеркал таков… Лучи света, падая на внутреннюю поверхность гиперболического зеркала, сходятся все в одной точке, в фокусе гиперболы. …Я помещаю в фокусе гиперболического зеркала вторую гиперболу (очерченную навыворот) — гиперболоид вращения, выточенный из тугоплавкого, идеально полирующегося минерала — шамонита (В). Что же получается с лучами? Лучи, собираясь в фокусе зеркала (А), падают на поверхность гиперболоида (В) и отражаются от него математически параллельно, — иными словами, гиперболоид (В) концентрирует все лучи в один луч, или в «лучевой шнур» любой толщины. Переставляя микрометрическим винтом гиперболоид (В), я по желанию увеличиваю или уменьшаю толщину «лучевого шнура» . Потеря его энергии прохождении через воздух ничтожна. При этом я могу довести его (практически) до толщины иглы…
Схема 1 Схема 2 Чертёж аппарата с пояснениями Гарина. Во время первых опытов я брал источником света несколько обычных стеариновых свечей. Путем установки гиперболоида (В) я доводил «лучевой шнур» до толщины вязальной спицы и легко разрезывал им дюймовую доску. Тогда же я понял, что вся задача – в нахождении компактных и чрезвычайно могучих источников лучевой энергии. За три года работы была создана угольная пирамидка. Энергия пирамидок настолько велика, что, помещенные в аппарат, и зажженные (горят около пяти ми-нут), они дают «лучевой шнур» , способный в несколько секунд разрезать железнодорожный мост. В природе не существует ничего, что бы могло сопротивляться силе «лучевого шнура» Здания, крепости, дредноуты, воздушные корабли, скалы, горы, кора земли — все разрушит, разрежет мой луч….
Ошибка инженера Гарина На чертеже аппарата Гарина схема падения лучей на большое зеркало другая, чем на его схемах 1 и 2. В аппарате не точечный источник на оптической оси, а наклонные к оси пучки лучей из 12 -ти центров (угольных пирамидок). Поэтому схемы 1 и 2 Гарина со всеми пояснениями не подходят к чертежу конструкции. В этом случае 12 пирамидок в бронзовом кольце поставляют в боевую часть аппарата столько же энергии (поток Ф 1), сколько дали бы 2 – 4 пирамидки у оси аппарата (поток Ф 2), что значительно упростило бы конструкцию гиперболоида, уменьшило его вес и размеры. В зависимости от размеров аппарата 12 пирамидок поставляют в его боевую часть 6 — 11% энергии (поток Ф 3). Остальные 89 — 94% лучистой энергии только раскаляют аппарат и не способствуют разрезанию «зданий, крепостей, дредноутов, воздушных кораблей, скал, гор, коры земли» .
О возможном и невозможном в оптике Гиперболоид?
Гиперболоид — поверхность, образуемая вращением гиперболы вокруг одной из ее осей. Если на эту поверхность нанести отражающее покрытие, то получается гиперболическое зеркало. Однополостной гиперболоид Двуполостной гиперболоид Вогнутое зеркало однополостного гиперболоида рассеивает лучи, а не фокусирует их. Двуполостной гиперболоид отражает лучи, направленные в один из фокусов, в другой фокус.
Параболоид? Функция y = ax 2 + bx + c, где a, b, c заданные числа, a ≠ 0, x - действительная переменная, называется квадратичной функцией. Графиком квадратичной функции является кривая, называемая параболой. Парабола имеет такую точку и прямую, что каждая точка параболы одинаково удалена от этой точки и от этой прямой. Точку называют фокусом параболы, а прямую — ее директрисой. Это свойство параболы было известно уже математикам античной Греции. Оптическое свойство параболы: все лучи исходящие из источника света, находящегося в фокусе параболы, после отражения направлены параллельно его оси.
Параболоид — поверхность, которая образуется вращением параболы вокруг ее оси симметрии. Параболическое зеркало обладает . оптическим свойством параболы: световые лучи источника света, падающие на зеркальную поверхность, отражаясь, направляются параллельным лучом света вдоль оптической оси Если направить параболическое зеркало на Солнце, то все отраженные лучи пройдут через фокус параболы, и температура в нем окажется настолько большой, что с помощью солнечных лучей можно будет вскипятить воду, расплавить свинец и сжечь римский флот. Отсюда происходит название «фокус» , означающее по-латыни «очаг» .
Правильное название устройства Гарина — параболоид. Будучи инженером по образованию, А. Н. Толстой прекрасно знал об этом, однако выбрал слово "ГИПЕРБОЛОИД" из-за более внушительного звучания. Вогнутое зеркало гиперболической формы в действительности рассеивает, а не фокусирует свет и поэтому для данного оружия непригодно. Из-за неизбежного рассеивания луча даже при идеально точном изготовлении аппарата и применении описанных в романе фантастических материалов (тугоплавкий «шамонит» , из которого изготовлено малое зеркало гиперболоида и полностью сгорающие термитные «свечи» , дающие огромное тепловое излучение без образования сажи и дыма) тепловой луч гиперболоида мог бы быть эффективен на расстоянии не более нескольких десятков метров. Кроме того, независимо от конструкции, в силу закон сохранения энергии для термодинамических систем мощность «теплового луча» ограничена выделяемой при сгорании термических элементов энергией. Для мгновенного разрезания толстых стальных предметов или плавки горных пород потребуется почти мгновенно сжечь нереально большое количество топлива.
Сравнительная таблица лазера и гиперболоида Лазер Гиперболоид В основу действия положено явление индуцированного излучения атомами В основу действия положены законы геометрической оптики Свойства луча 1. Высокая степень когерентности 1. Некогерентность 2. Монохроматичность 2. Немонохроматичный 3. Узость пучка 3. Узость пучка 4. Большая мощность излучения
Способы фокусировки излучения Другие способы фокусировки теплового излучения для достижения более высоких температур во входном зрачке оптической системы: вспомогательные диафрагмы, линзы, зеркала.
Законы геометрической оптики Геометрическая оптика - раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и отражения света от зеркальных или полупрозрачных поверхностей. В основе геометрической оптики лежат эмпирические законы: 1. Закон прямолинейного распространения света 2. Закон независимого распространения лучей 3. Закон отражения света 4. Закон преломления света 5. Закон обратимости светового луча.
Линзы Линза — это оптически прозрачное однородное тело, ограниченное с двух сторон двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями. Виды линз: Собирающие: Рассеивающие: 1 — двояковыпуклая 4 — двояковогнутая 2 — плоско-выпуклая 5 — плоско-вогнутая 3 — вогнуто-выпуклая 6 — выпукло-вогнутая (положительный(выпуклый) (отрицательный(вогнутый) мениск) Тонкая линза — линза, толщина которой гораздо меньше радиусов ее поверхностей.
Основные элементы линзы Главная оптическая ось — прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы. Оптический центр линзы — точка О, проходя через которую луч не преломляется. Побочная оптическая ось — прямая, проходящая через центр линзы О, не совпадающая с главной оптической осью. Главный фокус — точка, в которую собирается пучок света, распространяющийся параллельно главной оптической оси. Фокальная плоскость — плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси. Фокусное расстояние — расстояние между оптическим центром и главным фокусом линзы.
Собирающие линзы Отличительное свойство собирающей линзы — способность собирать падающие на её поверхность лучи в одной точке, расположенной по другую сторону линзы. Световой пучок, параллельный главной оптической оси, после прохождения линзы собирается в её главном фокусе. Любые другие световые пучки собираются на фокальной плоскости в побочных фокусах.
Формула тонкой собирающей линзы С Формула тонкой линзы (для d > 2 F)
Наш лучший друг — луч Солнца Печь вырабатывает электричество, плавит сталь, создает водородное топливо и наноматериалы. Гигантское сооружение диаметром 54 м состоит из 10. 000 вогнутых зеркал. Отражение фокусируется на площади с диагональю 40 см. В зависимости от положения зеркал, температура в месте фокуса может доходить до +3500 градусов. Промышленная солнечная печь на югозападе Франции, где мощность солнечного потока достигает 800 вт/м 2.
Солнечные электростанции с точечной фокусировкой Солнечная электростанция башенного типа. Солнечное излучение концентрируется на теплоприемник при помощи огромного количество плоских зеркал, которые в течение светового дня автоматически изменяют угол установки. Температура на теплоприемнике превышает 1000°С.
Солнечные электростанции с параболическими концентраторами Состоят из расположенных параллельно рядов большого количества концентраторов — параболических отражателей, которые концентрируют солнечное излучение вдоль теплоприёмной трубки. В трубке циркулирует жидкость на основе масла. Разогретая до 400 °C жидкость поступает на теплообменный аппарат, где вода пре-образовывается в пар при температуре около 390 °C. Пар поступает на парогенера-тор, где происходит процесс преобразования тепловой энергии в электрическую.
Лазер — искусственное Солнце
Первые шаги на пути к лазеру Альберт Эйнштейн (1879 — 1955) —немецкий физиктеоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года, общественный деятель-гуманист. Первый шаг на пути к лазеру сделал Альберт Эйнштейн. Его физические идеи о вынужденном испускании, изложенные в 1916 в двух работах ( «Испускание и поглощение излучения по квантовой теории» и «К квантовой теории излучения» ), легли в основу квантовой электроники и привели к созда-нию лазера. Фабрикант Валентин Александрович (1907— 1991) — российский физик, в своих работах (1939) показал возмож -ность усиления света за счет вынужденного испускания в плазме с инверсной населенностью энергетических уровней. В. А. Фабрикант сделал следующий шаг, указав на возможность использования вынужденного испускания для усиления электромагнитного излучения при его прохождении через вещество.
Басов Николай Геннадиевич (1922— 2001) — выдающийся российский физик, один из основоположников квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике (1964). Вместе с А. М. Прохоровым он установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения, что позволило в 1954 году создать первый квантовый микроволновый генератор. Басов предложил идею создания различных типов полупроводниковых лазеров. В 1964 были созданы полупроводниковые ла-зеры с оптической накачкой. Басов провёл исследования по мощным газовым и химическим лазерам, изучал распространение и взаимодействие мощных лазерных импульсов с веществом. Ему принадлежит идея исполь-зования лазеров для управления термоядерным син-тезом, он предложил методы лазерного нагрева плазмы. Прохоров Александр Михайлович (1916— 2002) — выдающийся российский физик, один из основоположников квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год, один из изобретателей лазерных технологий.
Основываясь на разработках Басова с Прохоровым и Таунса, американскому физику Теодору Мейману (1927 — 2007) в 1960 г. запустил первый в мире лазер. Ему удалось получить на рубине генерацию излучения в оптическом диапа-зоне. Первый образец лазера на рубине выглядел скромно: маленький рубиновый кубик со стороной один сантиметр, две противоположные грани которого имели серебряное покрытие и играли роль зеркал резонатора, периодически облучался зеленым светом от лампы-вспышки высокой мощности, которая змеей охватывала рубиновый кубик. Генерируемое излучение в виде красных световых импульсов испускалось через небольшое отверстие в одной из посеребренных граней кубика.
Устройство лазера Лазер — источник монохроматического когерентного света. Основа его устройства — оптический квантовый генератор, преобразующий электрическую, тепловую, химическую или другую энергию в световую (лазерный луч). Принципиальная схема лазера: Ø активный элемент, помещенный между двумя взаимно параллельными зеркалами; Ø зеркала, образующие оптический резонатор (одно из зеркал глухое, другое — полупрозрач-ное, сквозь него выходит ла-зерный луч); Ø источник энергии — лампавспышка (устройство «накачки» ) Слово "LASER" является сокращением от "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" — "усиление света вынужденным испусканием излучения"
Принцип действия лазера Основной физический процесс, определяющий действие лазера, – это вынужденное испускание веществом излучения, которое происходит при взаимодействии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фотона с энергией атома. Чтобы понять принцип работы лазера, нужно знать процессы поглощения и излучения атомами квантов света. Атом может находиться в разных энергетических состояниях с энергиями (E 1, E 2). Основное состояние —состояние с наименьшей энергией. Поглощение фотона невозбужденным атомом — переход атома/иона/молекулы из нижнего энергетического состояния в верхнее энергетическое состояние. Спонтанное излучение — атом/ион/молекула сам по себе переходит в нижнее энергетическое состояние, излучая один фотон света в случайном направлении. Вынужденное (индуцированное) излучение — при взаимодействии возбужденного атома/иона/молекулы с фотоном он испускает еще один фотон той же самой частоты, распространяющийся в том же направлении. В результате появляются два совершенно одинаковых фотона-близнеца.
Развитие фотонной лавины: один атом (черная стрелка) излучил фотон, который заставляет излучать второй и следующие атомы — по веществу идет фотонная лавина. При падении мощного потока световой энергии лампы на вещество стержня его атомы переходят в возбуждён-ное состояние. Число возбужденных атомов увеличива-ется, и атомы начинают излучать кванты вдоль оси стержня. После каждого столкновения с атомами число квантов удваивается, поток излучения движется вдоль стержня и растёт, как лавина. Излучение отражается в зеркалах, многократно пронизывает стержень, застав-ляя все атомы нести свою долю энергии в общий поток света, который проходит сквозь полупрозрачное зерка-ло и вырывается наружу вспышкой длительностью 10 -6 секунды. Через 3· 10 -6 секунды всё повторяется снова. Рубиновые лазеры дают 1– 2 вспышки в секунду, лазер на гранате – несколько сотен. Такое излучение называ. Когерентность — согласо- ется импульсным. Рекордная частота для импульсного лазера 1, 2· 107 вспышек в секунду. Такое излучение восванность колебаний.
Фокусировка луча Высокоэнергетический лазерный луч необходимо с максимальной точностью фокусировать на поверхности материала. Расширение луча телескопической оптической системой применяется для компенсации расходимости пучка и улучшения фокусировки. Больший диаметр лазерного луча позволяет получить точную фокусную точку. В фокусной точке лазерного луча плотность энергии увеличивается в миллион раз. Диаметр фокусной точки лежит в диапазоне менее 100 мкм. Чем меньше фокусное расстояние, тем резче фокус на фокусной точке. Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром порядка микрона. 1 мкм = 10 -6 м
Важнейшие типы лазера Газовый лазер (накачка электрическим разрядом) Газодинамический лазер Твердотельный лазер Полупроводниковый лазер Жидкостный лазер (накачка от лампы-вспышки (накачка пропусканием (накачка оптическая) большой энергии) постоянного тока)
Солнечный лазер Узбекские ученые на базе большой солнечной печи собрали самый мощный на планете солнечный лазер. Его питает энергией концентратор солнечных лучей с размером большого вогнутого параболического зеркала в половину футбольного поля. На зеркало направляют солнечные зайчики расположенные амфитеатром 62 огромных зеркала, которые в течение светового дня автоматически поворачиваются вслед за Солнцем. Собранный поток света направляется в технологическую башню, где установлен солнечный лазер. Солнечные лучи собираются в луч диаметром 40 см. В фокусе концентратора температура свыше 3000°С. Для предотвращения перегрева монокристаллические стержни лазера охлаждают дистиллированной водой. Новый тип лазера позволит создать на земной орбите солнечные энергетические станции. Он может использоваться для управления химическими реакциями, обработки тугоплавких материалов, передачи информации и энергии на большие расстояния.
Профессии лазера
Лазер-хирург Ø Лазерным лучом можно сделать разрез шириной в тысячную долю миллиметра. Он может коагулировать ( «заварить» ) сосуд или пробить в нём отверстие. Ø Лазерному лучу не нужна стерилизация, он сам способен обеззараживать раны, убивая микробов и испаряя отмирающие ткани. Ø Лазерный луч можно ввести при помощи гибкого световода в брюшную и грудную полость больного и оперировать, не вскрывая ее, освободив больного от страданий. Лазерная хирургия безопасна, стерильна, локальна и обеспечивает гладкое заживление рассеченной ткани. Используя лазер, можно разрушать злокачественные опу -холи термическим воздействием на них. Будущее лазерной хирургии — это тончайшие операции на хромосомах и отдельных генах (ведь диаметр лазерного ножа можно довести до десятой доли микрона!).
Лазер на охране зрения Два главных метода использования лазера в офтальмологии: Ø Тепловой для закупоривания кровоточащих кровеносных сосудов, соединения разрывов сетчатки. Ø Фоторазрушительный (холодный) для разрезания или удаления тканей. Лазерный луч можно ввести в глаз прямо через зрачок. С его помощью можно удалить пораженные болезнью сосуды, закупорить кровоточащие сосудов и ликвидировать следы кровоизлияний. Гигантский импульс света длительностью в миллиардную долю секунды, не успев нагреть живую ткань, пробивает в радужной оболочке глаза микроскопические отверстия для оттока внутриглазной жидкости и лечит опасное глазное заболевание глаукому.
Лазер в стоматологии и дерматологии Световой импульс хорошо отража -ется от белой блестящей поверхности здоровой зубной ткани и поглощается потемневшей, больной, которую он разогревает и испаряет вместе с микробами. Лазер используется для лечения кариеса, болезней слизистой оболочки и периодонтита, для установки имплантов и изготовления протезов. Лазером лечат тяжелые и хронические кожные заболевания и выводят татуировки. Лазер ускоряет процесс регенерации и обмена элементов клеток.
Лазерная связь Для связи аппаратов, направляющихся в глубокий космос, с земным космическим центром будет применена новая технология, связанная с использованием передачи информации направленным лучом лазера. Она откроет дорогу длительным экспе-дициям к Марсу и поясу астероидов. Однажды такие системы передачи информа-ции могут стать частью сверхскоростного межпланетного Интернета, с помощью которого можно будем передавать данные по Солнечной системе. Российскими космонавтами был успешно осуществлен сеанс передачи данных по лазерному каналу между МКС и наземной станцией. Скорость передачи составила 125 МБ/сек. Новейшая система лазерной связи LLCD NASA, передающая информацию посредством лазерных импульсов, сумела поставить рекорд по скорости передачи данных в космосе – 622 МБ/сек.
Лазерная индустрия
Лазерная резка Основные достоинства лазерной резки: узкие разрезы; высокую точность резки; высокое качество поверхности реза; высокую производительность; резка по сложному контуру и отверстий большого диаметра; Ø минимальные затраты материала. Ø Ø Ø Лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет разделять любые металлы и сплавы. В ходе лазерной резки происходит плавление и испарение материала.
Лазерная сварка Основные достоинства лазерной сварки: Ø высокое качество соединений при изготовлении мелких деталей; Ø большая глубина проплавления при малой ширине шва; Ø легкость управления лазерным лучом с помощью зеркал и волоконной оптики позволяет осуществлять сварку в труднодоступных, вне зоны прямой видимости местах; Ø возможна лазерная сварка нескольких деталей от одного лазера Благодаря высокой направленности расщеплен-ным с помощью призм лазерного луча, в несколько тысяч раз лучом. превышающую направленность луча Схема лазерной сварки прожектора, его энергия может быть сфокусирована на малую поверхность металла и достигнуть плотности энергии 108 Вт/см 2 , достаточной для плавления металла и, следовательно,
Лазерное сверление Трудовая деятельность лазера начиналась со сверления отверстий в часовых рубиновых камнях. Применение лазера для сверления отверстий эффективно при сверлении под углом, при сверлении глубоких отверстий, при сверлении в жаропрочных и твердых металлах. Возможно сверление сквозных и глухих отверстий с различными формами поперечного (круглые, треугольные и др. ) и продольного (цилиндрического, конического и др. ) сечений.
Боевой лазер Со времён публикации романа А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» военная мысль активно ищет возможности создания лазерного оружия, которым можно было бы легко резать бронетехнику на поле боя, космические корабли, боевые ракеты. Впоследствии лазерное оружие разделилось на «прожигающее» , «перегревающее» , «ослепляющее» , «электро-магнитно-импульсное» и экзотическое «проекционное» (на облака проектируют картину или фразу, которые способны деморализовать суеверного противника). Зачем резать, когда достаточно нагреть лучом обшивку в районе топливных баков, вывести из строя оптико-электронные приборы или выжечь сетчатку глаза оператора?
Настоящее и будущее боевого лазера Первый наземный советский боевой лазер «Терра-3» (установка размером с Большой театр). 10. 1983 года лазер в режиме минимальной мощности «засветил» по пролетавшему над полигоном на высоте 365 км шаттлу «Челленджер» . На корабле внезапно отключилась связь, возникли сбои в работе аппаратуры, и сами астронавты почувствовали себя неважно. Американский малогабаритный наземный лазер, предназначенный для перехвата ракет и беспилотных Система наведения комплетательных аппаратов Передающие лазеры локатора лекса "Терра-3" с лазернад полем боя. ным локатором
Управляемое оружие В военном деле лазерный луч используется для обнаружения, указания и уничтожения самолетов и ракет противника, в системах наведения и самонаведения на цель ракет, бомб, снарядов, для скрытого ведения воздушной разведки в ночное время, аэрофотосъемки (инфракрасный лазер). Лазер может быть деталью дистанционного взрывателя и, наконец, сжигать на расстоянии военные объекты, в том числе движущиеся, Лазерные дальномеры-целеуказатели. На их лучи наводятся авиабомбы, ракеты, артиллерийские снаряды и т. п.
Суперлазер В 2017 году в российском атомном центре – городе Сарове будет запущена самая мощная в мире лазерная установка, которая будет иметь 192 лазерных канала, занимать площадь размером в два футбольных поля, а в самой высокой точке достигать размеров 10 -этажного дома. Она будет иметь самый большой импульс энергии — свыше двух мегаджоулей. Подобные установки в США и во Франции имеют мощность 1, 8 мегаджоуля. На уникальном оборудовании будут проводить-ся исследования высокотемпературной плотной плазмы. Лучи всех используе-мых лазеров будут сходиться в одной точке, где и будет проходить процесс со-здания плазмы. Поможет новый лазер астрофизикам в изучении различных явлений. Он позволит понять процессы происходящие в пульсарах, коричневых карликах и на экзопланетах приоткрыть многие тайны Вселенной.
Трудно бороться с законами физики Согласно закону физики у каждого лазерного луча есть два конца. И энергия на дальнем конце луча (на мишени), не может быть больше (фактически она всегда меньше) той, что сконцентрировалась в излучателе лазера. Если «тепловое пятно» в 2, 5 метра на цели плавит и разрушает мишень, то что будет с зеркалом формы нанометрической точности, площадь которого всего в 8 раз больше? Перегрев излучателя и зеркала недопустим. Да, зеркало отражает почти все подведенное к нему лазерное излучение, но и коэффициент отражения для инфракрасного излучения с длиной 10, 6 мкм (газодинамический лазер на СО 2) мишени (алюминиевой обшивки ракет и самолетов) близок к 90 -95% ? Кроме того, обшивку можно покрыть абляционным (уносящим тепло) покрытием для спускаемых аппаратов, которые испытавают при входе в атмосферу тепловые нагрузки на два-три порядка превосходящие все, что смогут создать перспективные «лазерные пушки» . Частички пыли в атмосфере, приводят к поглощению энергии и размыва -нию луча, снижая эффективную дальность поражения. Кроме того, сгорающие в луче пылинки создают помехи, затрудняющие точное прицеливание. Оружие невозможно будет использовать, если между лазером и целью появляется облако. Остужать мегаваттную «лазерную пушку» перед следующим «выстрелом» придется в течение часа.