雷射武器射向鏡子會怎麼樣?|No.179

2021-01-08 中科院物理所

周末來臨,睡完懶覺

又到了看問答專欄的時候

雷射,被稱為

最快的刀、最準的尺、最亮的光

利用其高能量密度做成的雷射武器

能夠在極小的面積上

在極短的時間裡

集中超過核武器100萬倍的能量

實現精準打擊,摧毀目標!

反射鏡

採用真空納米鍍膜工藝

能夠反射寬頻譜的光線

得到亮度高、不失真的清晰圖像。

當雷射武器射向鏡子

一場矛與盾的較量

勢在必行!

是誰技高一籌呢?

讓我們拭目以待!

1

Q

怎樣從微觀角度解釋光的反射和折射現象?

by 小機靈

A從微觀上解釋光的反射和折射,需要從進行反射折射的物質的微觀結構入手,因為折射和反射原理類似,我們在這裡以反射為例。眾所周知,任何物質都是由原子、分子等微觀粒子組成的。形象理解,當光(我們既可以把這些光看成粒子也可以看成波,但是在這裡用粒子的觀點可以讓解釋更簡明一些)照射到這一堆微觀粒子上的時候,這些微觀粒子會和光子發生類似於小球碰撞的效應,光子會被改變能量和運動方向,這種現象叫做光子的散射。被散射之後的光子會朝著各個方向運動,但是由於光的波動觀點下的相干相消(需要一部分數學計算),僅有符合反射和折射定律的方向上的光子才可能被觀察者測量到。這個數學結果就可以被歸納為光的反射折射定律。

By luna

2

Q

科學家是通過什麼方法知道質子、中子、電子等的質量?

by 匿名

A對於帶電粒子,高精度的做法是測量它們的荷質比(粒子所帶電荷/粒子質量)。如果知道了它們的荷質比,那麼就可以反過來算出帶電粒子的質量。電子和質子的荷質比可以利用帶電粒子的粒子流在電磁場中的偏轉,結合經典力學和電磁學得到,這是一種很直接的測量。

中子的質量因為自身不帶電荷,測量非常複雜。我們知道氫原子的氘核和氕核之間差一個中子,可是物理學家計算這兩個基本粒子的質量差,也無法得到中子的質量。這是因為中子和質子之間有強相互作用,這部分能量改變了氘核的質量。物理學家們測量中子被質子捕獲的過程釋放出的光子能量,可以計算出結合能。通過這種方法,物理學家才間接地算出了中子的質量。

By luna

3

Q

牛奶為什麼能解辣?還有什麼能解辣嗎?

by xlxl

A要知道牛奶為什麼能解辣首先要知道我們為什麼會感受到辣。與其他酸甜苦鹹等味覺不同,辣其實是一種痛覺。在辣椒等蔬菜中有一種化合物叫做辣椒素,當人體攝入辣椒素後,辣椒素會和神經元上的辣椒素受體VR1結合,然後神經細胞會分泌一種叫P物質的神經肽,這種神經肽與痛覺傳遞有關,通過化學反應產生痛覺,從而使人產生一系列應激反應。而牛奶能解辣就在於牛奶中的酪蛋白能快速與辣椒素結合,阻止了辣椒素與VR1的結合,且二者結合後的產物不會刺激消化道,這樣就達到了解辣的效果。除了牛奶之外,冰淇淋也能有效解辣,喝冷水吃冰塊都不能達到解辣的目的反而會加快辣椒素的擴散,但是不要為了找藉口吃冰淇淋就去吃超出自己承受範圍的火鍋哦,不然你第二天就會後悔的(不要問我為什麼知道[悲傷])。

By 懶懶的下午三點半

4

Q

雷射武器那麼厲害,用它射向鏡子會怎麼樣?

by 小機靈

A首先,雷射武器是一種武器,武器是具有毀滅性傷害的;其次,雷射武器很厲害,很厲害的武器聽起來就不明覺厲。

綜上所述,當雷射武器射向鏡子,鏡子必「死」無疑。那麼事實是不是這麼的理所當然呢?當然是了!雷射武器射向鏡子,鏡子會被擊穿。但背後的原因並不是想像的那麼簡單。任何反射鏡面都存在反射率,一般鏡子的反射率約90%,特殊工藝可以達到99%以上。而雷射摧毀物體最核心的參數是吸收功率,這不僅與表面反光率有關,與材質更直接相關。不同波長的雷射,會被不同材質吸收。所以雷射武器是可以用鏡子防禦的,因為鏡子反光率高;但是你無法保證鏡子表面一塵不染,也無法保證鏡子的材料是完美沒有缺陷的,一旦染了塵或者是材料內部有微裂紋等缺陷,高功率的雷射必然燒毀擊穿鏡子,這才是關鍵之處。

By 懶懶的下午三點半

5

Q

電動開水壺是怎樣自動斷電的?

by 匿名

A自動斷電聽上去很智能很高級,但是當你了解了工作原理就會發現,自動斷電其實相當簡單粗暴。

電動開水壺一般在水壺蓋或者手柄的地方會有一個小孔引導蒸汽進入,而在開關部分會有一個由兩種熱膨脹係數不同的金屬片貼在一起的雙金屬片,當蒸汽接觸雙金屬片時,由於熱膨脹係數不同,但是又被固定在一起,熱膨脹係數大的金屬會向熱膨脹係數小的金屬片方向彎曲,當達到設定溫度,雙金屬片的形變量會觸發開關電路自動斷電。如果把電水壺的蓋子打開燒水,蒸汽逸出,不能通過小孔加熱雙金屬片,即使水已經燒開電水壺也不會自動斷電(這樣可以在電水壺裡煮雞蛋這種事你以為我會告訴你嗎[doge])。

By 懶懶的下午三點半

6

Q

使用電腦的時候到底是要充著電用還是快沒電了再充電?

by zha

A其實現在的筆記本電腦上都有個電源管理軟體,裡面有很多種模式可以選擇,就以小編手頭這臺筆記本電腦為例,見下圖。

當插入電源適配器,並且電池電量未低於某一值的時候,是不會對電腦充電的,這時候用的就是電源適配器提供的電。所以,如果平時是把筆記本電腦當臺式機用,那就插上電源適配器,並讓電池的電量處於50%左右,這相當於只由電源適配器供電,而電池在50%的電量下存放(鋰離子電池在50%左右的電量下保存是對使用壽命比較有利的)。

如果經常攜帶筆記本電腦外出,要用到它的電池供電,那麼如何給鋰離子電池充放電就有一些小技巧,可以參考文章「關於鋰離子電池,你所不知道的一些事兒」。

有的電源管理軟體會說每隔幾個月對要電池進行深度充放電一次,這其實是為了校準電池容量,而不是所謂的激活電池,鋰離子電池還是要少進行深度充放電。

By 懶懶的下午三點半

7

Q

煮麵或者煮餃子,水燒開後用大火和用小火煮熟的速度一樣嗎?(保證水一直在沸騰)

by 匿名

A水燒開後保持水沸騰的狀態煮麵或者煮餃子的話,煮熟的速度是一樣的,但是煮完後的口感可能會有一些差別(宿舍小鍋親測[滑稽])。當水保持沸騰狀態時,水溫會保持100℃不會繼續升高,處於氣液共存的狀態,大火和小火煮的區別只在於鍋裡的水蒸發的快慢,不過大火會讓鍋裡的水沸騰得更厲害,這樣在煮麵或者煮餃子的時候不容易粘連,但是大火煮要小心照看不要讓水溢出來哦,不然收拾起來會很麻煩。追求精緻生活的豬豬男孩女孩們在煮餃子的時候可以在水開後點一次冷水,重複三次,這樣煮出來的餃子不容易破會更好吃哦。

By 懶懶的下午三點半

8

Q

兩個波疊加互相抵消的時候,原本攜帶的能量去了哪裡??

by 愛問問題的小張

A兩列波疊加相互抵消可以理解為波的幹涉相消,幹涉的條件:兩列波的頻率以及振動方向相同且有固定相位差(幹涉相消時此相位差為π)。

當兩個滿足幹涉相消條件的波發生複合時,如下圖:

看似能量「消失」了,這很明顯的違反了能量守恆定律,問題出在哪呢?首先從問題的源頭出發,在上例中,波的產生必須存在波源與介質,波的傳播過程相當于波源不斷地向外傳遞能量的過程,所以拋開波源談幹涉都是耍流氓。那麼我們就從波源的角度來搭設一個幹涉相消的系統:假設有兩個頻率相同振幅相同的波源同時在做簡諧運動,兩者單獨來看波源分別在做向外傳播能量的上下運動,所以說欲保持原本的簡諧波形,必須不斷地向系統傳遞能量。當將兩者放入同一系統,並要求兩者相距半個波長,如此一來,在系統兩側都將發生幹涉相消,兩波源之間形成駐波,如下圖:

可以看出波形發生了明顯的變化,可以理解為能量的分布發生了變化,此時波不再向外傳播,運動僅發生在兩波源之間,仔細分析複合的過程時我們應牢記定域性原理,及新加入的波源不會立即對相距一段距離的介質產生作用,發生幹涉相消區域的介質在受到新加入波源影響之前仍按照原本運動方式將能量向外傳播,幹涉相消發生時便不再運動。如果繼續向系統輸入能量即用外力保持波源按原本方式運動,能量只會在兩波源之間以駐波的形式振蕩而不會消散。所以兩列波發生相消幹涉並沒有導致能量的增減,而是導致了能量分布的變化。這是一維的情況,二維及三維情況下會在局部形成駐波而大部分能量仍會向外消散,只是消散的「路徑」發生了變化。比如在楊氏雙縫幹涉中,單個點光源在屏幕上不會形成明暗條紋(明條紋是因為兩列波相位差為2π整數倍而發生的幹涉相漲),而幹涉發生後形成的明暗條紋正說明了能量分布的變化,兩種情況下的總能量是一致的。因此兩列波的相互抵消是一個過程,這一過程發生之後系統的能量發生了「再分配」,原本攜帶的能量會像原本的運動方式那樣將能量傳播出去。

By GUOmazing

本期答題團隊:

物理所luna、懶懶的下午三點半、GUOmazing

寫下您的問題,下周五同一時間哦~

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編輯:不言

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  • 鏡子可以反射雷射線,那麼是否可以使用鏡子來反制雷射武器呢?
    或許正是基於此才想出出這樣的問題,是否能夠用鏡子來反射雷射武器所發射的雷射束但此雷射非彼雷射,這種雷射又被稱為高能雷射束,和我們平時所使用的雷射筆所發射的雷射並不相同。他擁有比普通雷射束更高的能量,也正是憑藉這些來對有生目標進行殺傷。如果雷射武器真的投入實戰中,即便是對方的坦克和堅固的陣地都可以被貫穿。可能有人會說,不管是坦克還是防禦工事他們都沒有辦法反射雷射線。
  • 印度提出新思路,鏡子反射雷射武器,理論上可以但實現不容易
    經過多年的努力,美國終於成功研發出了YAL-1A大口徑雷射炮這一雷射武器。雷射武器是利用定向發射的雷射束來直接毀傷目標或使之失效的定向能武器,具有速度快、射束直、射擊精度高、抗電磁幹擾能力強等優點,其雷射束能以每秒30萬千米的速度傳播,瞄準即意味著擊中目標,打擊能力可謂是非常強大。
  • 光遇鏡子反射,「雷射武器」也是一種光,能用鏡子防禦嗎?
    雷射天地導讀:光遇鏡子反射,「雷射武器」也是一種光,能用鏡子防禦嗎?現如今,雷射武器已經成為各國研究的重點,中國日前已經曝光了高性能的雷射武器,在99式坦克上也安裝了最新的雷射武器。最近有人提出了一個觀點,那就是雷射武器也是一種光,用鏡子可以反射雷射武器射出的雷射嗎?
  • 中國雷射武器威脅大?印網友:用鏡子反射就行!
    相信很多軍迷朋友應該都知道,在現如今世界各國所研究的未來武器當中,雷射武器絕對是目前各國急於取得突破的一款武器,而根據了解,目前中國在雷射武器的研發領域一直處於世界最前列甚至於根據一些外國專家的說法,中國在雷射武器方面已經超越了美國,以至於美軍經常對外宣稱
  • 中國雷射武器取得新進展,印度人:怕什麼,用鏡子反射回去!
    隨著時代的發展,各種先進的武器成為軍事強國的追求目標,其中雷射武器就是各國的研究對象之一。所謂的雷射武器,就是用高能的雷射對遠距離的目標進行精確射擊或用於防禦飛彈等的武器,具有快速、靈活、精確和抗電磁幹擾等優異性能。
  • 都說鏡子可以折射光線,那麼能防禦雷射武器嗎?
    想必有不少軍迷對雷射武器都非常的感興趣,尤其是在觀看過一系列科幻大片後,大家似乎都認為雷射武器是一種能夠改變未來戰爭方式的武器。但是現實中雷射武器到底又有多厲害?真的就拿它沒辦法了麼?實際上,雷射武器的原理是通過高能光束照射將能量集中到一點而產生高溫的,再藉助這瞬間產生的高溫來燒灼並摧毀目標。既然還是光的話對鏡子就應該沒有效果了,因為光是會被鏡子反射的。但是可別認為這就是防禦雷射武器的方法了,因為前文中也提到過,雷射雖然是光但這光是高能光束。一般平均輸出功率就能達到20KW,這麼強大的功率可不是我們平時接觸到的鏡子所能反射的。
  • 用鏡子對抗雷射武器?的確有這個可能,但絕非印度想的那麼簡單
    小的時候我們經常用鏡子玩反射陽光的遊戲,太陽的光線照射到鏡面上以後,會依據角度的不同反射到其他的物體上。按理來說雷射也是一道光束,如果用雷射照射到反射鏡面上會發生什麼樣的效果呢?答案是以普通鏡子的材質會被雷射聚焦高溫瞬間燒穿。大家平日裡玩過的雷射筆只能算是一種小玩具,真正的武器級雷射炮輸出功率,可都是兆瓦起步的,雷射聚焦點短時間內產生的高溫足以熔穿合金、破壞裝甲。
  • 雷射武器前景無量,同樣是光,那麼用鏡子來反射行不行的通呢?
    雷射武器的原理並不是秘密,但如何產生高能雷射,並保證其按照預定方向發射出去,這是個全球性難題。實驗證明,功率達到兆瓦級的雷射武器,就能夠滿足近程反導防禦的需要了,而在幾年前剛剛出現了5000KM的雷射器,這說明如何產生高能雷射,是雷射武器發展的重要技術門檻。
  • 雷射武器的原理和使用發展狀況
    燒蝕穿孔作用是高功率的雷射束把目標表面急劇熔化並使其汽化,汽化物質向外噴射,反衝力形成衝擊波,並在靶材上穿出一個孔。所謂層裂破壞作用就是目標表面吸收雷射能量後,原子被電離,形成等離體"雲",等離子"雲"向外膨脹噴射,形成應力波向目標物質內部傳導,應力波的的反作用把目標物質拉斷,形成"層裂"破壞;這種等離子體"雲"還能輻射紫外線或X光,破壞目標結構和電子元件。「雷射武器」的優點是明顯的,反應快、使用方便、誤差小、直接瞄準、抗幹擾。
  • 能用鏡子的反射原理防禦雷射武器嗎?專家終於說了大實話
    眾所周知,雷射武器是利用高亮度強雷射束攜帶的巨大能量來摧毀或殺傷敵方飛機,飛彈和地面等目標的高技術定向能武器 。與其它傳統武器相比,由於速度相當於光速,達每秒30萬公裡的速度讓雷射武器的攻擊幾乎無需計算提前量,即瞄即打,打擊精度極高。
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    在鏡子屋裡面,射進一束光後,這個光會一直在鏡子屋裡嗎?在夜晚的時候我們為什麼能夠看到月光?其實月亮本身是不會發光的,但是太陽照射在月亮上之後又進行了折射,折射到地球上之後就看到了我們月球會發光的假象。光也是目前為人類知道已知的速度當中最快的,現在人類最快的飛行器也不及光速的萬分之五,那麼當光遇到鏡面的時候,在鏡面的折射之下,這個光會一直在鏡子裡面不斷的折射會一直存在嗎?就有一個網友做了這樣一個實驗,就在一個內壁全部都是鏡子的房間裡面,然後放進了一束小的燈光,還同時放置了一個攝像頭,攝像頭可以遙控光源,然後當它發射出光之後。
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    中新網8月8日電 據香港《大公報》報導,6日,香港浸會大學學生會會長方仲賢於深水埗,購買10支高殺傷力雷射筆時,被以涉嫌藏有攻擊性武器拘捕。但亂港派多方包庇,《蘋果日報》更刻意淡化為「觀星筆」,但其早於2015年曾以頭版大肆報導「高殺傷力雷射筆登陸香港」,如今卻前後矛盾,淡化事件自打嘴巴。
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