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第八十七章:电磁炮和激光炮的原理
激光其实就是一些物质原子中的粒子受光或电的激发,由低能级的原子跃迁为高能级的原子,当高能级的原子的数目大于低能级原子的数目,并由高能级跃迁回低能级时,就释放出相位、频率、偏振方向、传播方向等完全相同的光,这个光就叫激光!而则正因为它的相位、频率、方向完全相同,所以激光的颜色很纯,方向性好,能量高度集中!
而按照玻尔(物理学家)的原子的量子化理论(量子化:非连续性。原子的量子化,就是原子的能量只能呈整数倍存在。比如说原子基态能量为1,那它激发后就只能为2,3,4,5……绝对不能是1.1,1.11,1.111,甚至更多。),当外来光子的能量大于或等于原子相应的能级差时,就会把原子从低能态激发到高能态,这个过程就叫做??受激吸收跃迁。(就是原子吸收了外来光子的能量,自身能量增大。)而处在高能态(激发态)的原子,在没有受到外来光子作用的情况下,就会跃迁到低能态,同时发出光辐射(原子释放能量),这个过程称为自发辐射跃迁。也就是物体发光的过程。(该过程不等于发光过程,今天我们的许多人造光源,就是用电去激发相应的原子而发光的。像白炽灯、日光灯、高压钠灯。)
除了上述两种过程外,1916年,爱因斯坦又发现了第三种过程——受激辐射跃迁,即在外来光子的作用下,处在高能态的原子向低能态跃迁,并同时发射出能量相同的光子。受激辐射跃迁产生的光子具备如下特性:频率、相位、传播方向、偏振方向都与诱导产生这种跃迁的光子相同。
第二个过程,是普通光的产生过程。而第三个过程,就是激光的产生过程!只是这个过程是粒子受到光激发产生激光的过程。而大多数激光武器,则是粒子受到电激发而产生激光。
产生激光的装置叫激光器。有固体、液体、气体、半导体等几种类型。红宝石激光器就是固体激光器的一种;氟化氢激光器是液体激光器的一种;二氧化碳激光器、氩(读音:ya,第四声。零族元素,是一种稀有气体,且是大气中含量最多的稀有气体。)激光器则是气体激光器。
而成孑想要在飞鹰身上安装激光炮,这是没多大的难度的,因此他也没怎么费心思。因为成孑以前是制造过激光武器的。因此,他现在制做它就很容易了,他只要将相关的数据、型号等稍微做一些调整,便可将地基激光炮变成空基激光炮,也就是机载激光炮。
这个工作是很简单的,但激光炮的跟踪定位系统的改装就没这么简单了。激光炮是定向能武器,它是利用高度集中的能量去攻击目标物体的。所以,在发动攻击的时候,它就要在目标物体上稍微停留一小会儿,这就要求激光武器具备很好的追踪定位能力了。而地基激光武器,它是不动的。因此,它很容易就能进行跟踪定位。但机载激光武器就不一样了。因为飞机自身也是移动的,跟踪定位系统除了要考虑目标物体的运动外,还要考虑自身的运动。也因此,这就非常具有技术难度了!
而电磁炮,这还是成孑第一次弄这玩意儿。但他也没有什么好怕的。说笼统一点,电磁炮其实就是用电磁力驱动炮弹出膛。但如果要回归它的原理,它其实是用安培力(通电导体在磁场中受到的力)驱动通电导体运动,而这个运动的导体,通常就是电磁炮的炮弹!
在磁场中,只要通电导体与磁感应方向垂直,那它就会受到安培力,并在安培力的作用下运动。(安培力公式:F=BIL;B是磁感应强度,I是导体电流,L是导体有效长度。只要适当控制这三个物理量,就可以控制安培力的大小,从而控制电磁炮炮弹出膛时的速度。)
而且,只要安培力够大且导体能够运动,那导体也就会因为有安培力的做功具备很大的速度,进而具备很大动能。所以,电磁炮也叫动能武器!因为它是凭借自身所具备的动能,以最原始的攻击方式——蛮横地去撞对方,并给对方造成直接伤害甚至是毁灭的武器。
这样以安培力发射出来的炮弹,通常可以突破常规火炮发射的炮弹速度。
火炮利用的是热力学相关的原理,就是利用化学燃料在炮膛内剧烈燃烧而形成的高温高压,将炮弹堆出炮膛,所以火炮有后坐力,且炮管越长炮弹速度越大,因为长的炮管会给炮弹相对较长的加速时间。而电磁炮则是利用电磁学的相关的原理。即是通电导体在磁场中受到的安培力。
火炮炮弹的速度,通常在两三千米每秒,但电磁炮炮弹地速度,可以达到十二三千米每秒,直接可以突破宇宙第二速度。
宇宙第二速度是十一点二千米每秒,也称脱离速度,即卫星、航天器脱离地球引力的速度;除第二宇宙速度外,还有第一宇宙速度和第三宇宙速度。第一宇宙速度是七点九千米每秒,也称环绕速度。即航天器在地球表面附近进行圆周运动的速度。所有进入外太空的航天器,其发射速度一定要大于第一宇宙速度!第三宇宙速度是十六点七千米每秒,也称逃逸速度。是航天器挣脱太阳引力束缚,飞出太阳系时的必备最低速度。航天器脱离地球的束缚后,还要受到太阳的束缚,只有脱离太阳束缚,才能飞出太阳系。美国的航天探测器旅行者者一号、二号和先驱者十号脱离太阳系的时候,它们的速度,就超过了第三宇宙速度。