现代物理导论论文.docx
- 文档编号:6522515
- 上传时间:2023-01-07
- 格式:DOCX
- 页数:5
- 大小:22.52KB
现代物理导论论文.docx
《现代物理导论论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代物理导论论文.docx(5页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
现代物理导论论文
现代物理学导论
题目:
激光技术在军事领域的应用及其发展
姓名:
邓小军
学号:
201036630206
学校:
广东海洋大学职业技术学院
专业及班级:
暖通102班
题目:
激光技术在军事领域的应用及其发展
摘要:
现代物理学得到长足的发展,从美国物理科学家普朗克等人创立量子力学起就开启了现代物理学研究的大门,通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性,重新定义时间、空间,建立新的理论。
现代物理学发展了成为凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等。
本文就讨论一下现代物理学的分支学科之一的激光技术科学的应用,特别是军事领域的应用。
激光技术在社会生活的各各方面都有很广泛的应用。
激光技术应用军事领域,带来全世界新一轮的军事科学技术的变革,也带来全新的战术和战略思想,使人们又提出了新的战争理念——信息化战争。
战争从地上拉入海底、拉上太空,技术变革带来军事思想的变革。
关键词:
亮度高、方向性强、单色性好、平行光束
1.激光的概念
激光英文全名为LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(LASER)。
于1960年面世。
激光是利用光能、热能、电能、化学能、核能等外部能量来激励物质,使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。
科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态,当这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量;而接著,这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的“连锁反应”,并且都朝同一个方前进,形成强烈而且集中朝向某个方向的光;因此强的激光甚至可用作切割钢板。
激光被广泛应用是因为它的特性。
激光几乎是一种单色光波,频率范围极窄,又可在一个狭小的方向内集中高能量,因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔。
以红宝石激光器为例,它输出脉冲的总能量不够煮熟一个鸡蛋,但却能在3毫米的钢板上鉆出一个小孔。
激光拥有上述特性,并不是因为它有与别不同的光能,而是它的功率密度十分高,这就是激光被广泛应用的原因激光具有激光具有亮度高、方向性强、单色性好、平行光束等特点。
(一)亮度高,主要表现在它的亮度高是普通光源高几亿万倍,比太阳表面的亮度高几百亿倍。
所以激光发射能力强和能量高度集中,可在焦点处产生几千到几万度的高温
(二)方向性强,激光发射后发散角非常小,射出20公里,光斑直径只有20-30cm,射到28万公里月球上,直径还不到2公里。
(三)单色性好,激光波长基本一致,谱线宽度很窄,颜色很纯,这个特性就被用于通信技术上,特别是军事通信技术。
(四)相干性好,激光不同于普通光,它是受激辐射光,具有很强的相干性。
现已发现的激光工作物质有几千种,波长范围从软X射线到远红外。
要获得激光,就要有能产生激光的装置,这种装置就是激光器,激光器的种类很多,按工作物质、激励方式、运转方式、工作波长等不同方法分类。
关键词:
激光测距、激光制导、激光通信、强激光
2.激光器组成
1954年,由C.H.汤斯等制成氨分子受激辐射微波振荡器,这是激光器的雏形,1960年才获得真正的激光器激光器,激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激的工作物中放大或发射的器件。
主要组成:
(1)作物质;
(2)激励能量;(3)光学共振腔。
3激光技术在军事上的应用
激光在军事上的应用十分广泛,主要发展了以下5项激光技术:
①激光测距技术。
它是在军事上最先得到实际应用的激光技术。
20世纪60年代末,
美国休斯公司就研制车出了世界上的第一台激光测距机,激光测距仪开始装备部队,现已研制生产出多种类型,大都采用钇铝石榴石激光器,测距精度为±5米左右。
由于它能迅速准确地测出目标距离,广泛用于侦察测量和武器火控系统。
激光测距与雷达测距原理基本相同,只是它的媒介是激光而不是微波。
激光使人们得以实现厘米级的精度应用于军事领域精确打击。
②激光制导技术。
激光制导武器精度高、结构比较简单、不易受电磁干扰,在精确制导武器中占有重要地位。
70年代初,美国研制的激光制导航空炸弹在越南战场首次使用。
80年代以来,激光制导导弹和激光制导炮弹的生产和装备数量也日渐增多。
激光制导是用来控制飞行器的的飞行方向,或引导兵器击中目标,它具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能好、命中精度高的优点。
激光制导武器现有激光制导炸弹、激光制导导弹和激光制导炮弹等种类。
激光制导的基本原理是:
用激光器发射光束照射目标,装于弹体上的激光接收装置则是照射的激光信号或目标发射的激光信号,算出弹体偏离照射或反射激光束程度,不断调整飞行轨迹,使战斗部沿着照射或发射激光前进,最终击中目标。
世界上没有完美的物质,激光制导武器也有缺点激光对浓雾、浓烟等穿透率不高,一受天气和无源干扰的影响。
运载平台机动性差,易受敌方攻击。
③激光通信技术。
激光通信是以激光为运载工具传递信息的一种通信方式。
激光通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强。
光纤通信已成为通信系统的发展重点。
机载、星载的激光通信系统和对潜艇的激光通信系统也在研究发展中。
④强激光技术。
用高功率激光器制成的战术激光武器,可使人眼致盲和使光电探测器失效。
利用高能激光束可能摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。
用于致盲、防空等的战术激光武器,已进入实用阶段。
用于反卫星、反洲际弹道导弹的战略激光武器,尚处于探索阶段。
⑤激光模拟训练技术。
用激光模拟器材进行军事训练和作战演习,不消耗弹药,训练安全,效果逼真。
现已研制生产了多种激光模拟训练系统,在各种武器的射击训练和作战演习中广泛应用。
此外,激光核聚变研究取得了重要进展,激光分离同位素进入试生产阶段,激光引信、激光陀螺已得到实际应用。
关键词:
红宝石激光器、致盲型、近距离战术、远距离战略
(1)激光武器特点
高度集束的激光,能量也非常集中。
举例说,在日常生活中我们认为太阳是非常亮的,但一台巨脉冲红宝石激光器发出的激光却比太阳还亮200亿倍。
当然,激光比太阳还亮,并不是因为它的总能量比太阳还大,而是由于它的能量非常集中。
例如,红宝石激光器发出的激光射束,能穿透一张3厘米厚的钢板,但总能量却不足以煮熟一个鸡蛋。
激光作为武器,有很多独特的优点。
首先,它可以用光速飞行,每秒30万公里,任何武器都没有这样高的速度。
它一旦瞄准,几乎不要什么时间就立刻击中目标,用不着考虑提前量。
另外,它可以在极小的面积上、在极短的时间里集中超过核武器100万倍的能量,还能很灵活地改变方向,没有任何放射性污染。
机载激光武器
激光武器分为三类:
一是致盲型。
前面我们讲过的机载致盲武器,就属于这一类。
二是近距离战术型,可用来击落导弹和飞机。
1978年美国进行的用激光打陶式反坦克导弹的试验,就是用的这类武器。
三是远距离战略型。
这类的研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反卫星、反洲际弹道导弹,成为最先进的防御武器。
(2)激光武器的缺点
由于现在激光的技术并不成熟,无法轻易制造出大功率的激光器,而且激光耗能极大,需要复杂庞大的供电机构,使得激光武器不能大量投入使用。
关键词:
机载激光系统、探测、传输和处理能力、
(3)激光武器发展
激光技术经过40年的发展,从理论、基本技术到工艺逐步走向成熟,为进一步的发展奠定基础。
激光在军事领域应用将于与电子技术更加紧密地结合,大大提高信息的探测、传输和处理能力,成为信息技术的支柱。
其次激光技术与核技术紧密结合的开发研究也就会得到很大的发展。
军事评论家认为,“高能激光武器像原子弹一样,具有使传统的武器系统发生革命性的变化潜力”,它在未来武器体系中奖占有显赫地位。
总有一天,一束激光会划过天空,准确地以兆瓦极能量拦截摧毁正在飞行的导弹,但它看起来不象氖光。
目前正在为军事目标而开发的大多数激光是肉眼看不见的。
科学家们说,这些未来的武器将把兆瓦极能量输运到目标,推动目标爆炸后烧灼的碎片回落到发射目标的敌方,但你不可能看到光束。
更重要的是,关于未完成的研究是否能得到充分的财政支持和关注,以期在未来10到20年使这些武器对战斗人员有用,还是一个不确定因素。
据美国媒体报道:
正在研制的机载激光系统提出了一个综合挑战的范例。
很久以前,科学家们演示了为ABL设计的化学氧碘激光器。
然而,现在工程师们正在夜以继日地加班工作,试图找出方法将它安装在改进的波音747飞机的机身上。
负责该项目的官员们说,由LockheedMartin公司制造的适合激光器的前炮塔,重达14000磅,比一般想像的要复杂得多。
例如,激光器与飞机之间的许多接触面需要修改,以确保ABL性能的可靠性。
使一个固体激光器对目标发出激光束是另外一个重要挑战。
这要求补偿由大气湍流以其它的方式吸收和散射掉的光能量。
DSB报告说:
“在陆地和水域上面的大气中、在天空中的环境对于系统性能的影响可能非常重要。
”
据DSB的专家说,经过改进的光学镜片为解决光束控制问题提供了答案。
例如,关于ABL,一个可变形的镜面转化了光束失真,并将密集的激光束发向目标。
科学家们说,资金不足对激光武器来说是最大的障碍。
他们强烈要求国防部每年为与激光有关的科技基础研究增拨1亿至1.5亿美元。
已退休的美国空军将军LarryD.Welch和一般动态负责人DonaldC.Latham给专家小组报告的一封信件中写到:
“如果没有这种投资,高能激光武器系统的潜力就不可能实现。
”
前USAF参谋长Welch和Latham担任DSB激光专家小组负责人,他们花了8个月的时间来评估目前激光项目的研究进展情况,并会见专家,讨论确定激光武器潜在的军事效能。
专家小组总结认为,激光武器的潜在使命包括:
“弹道导弹防御、空中防御、攻击陆地和海上目标、空间控制以及对城市的军事行动。
”
专家小组强烈建议国防部建立一个部级激光技术规划并投入资金支持。
尽管存在挑战,专家小组还是认为,再过20年开发和诞生一个军用激光武器“家族”是可行的。
这批武器将包括在陆地、海洋、空中和太空应用。
这个家族可能包括ABL、THEL和空军的天基激光,还加上DSB所说的看起来有希望的少量正在萌芽的概念。
例如,DSB研究说,机载“对结构紧密、部件标准化的高能激光武器系统家族来说先进战术激光(ATL)是一种正在显现的概念。
”其平衡能力可能减轻作为轻武器火力或肩射式防空导弹的不足。
专家小组总结说:
“实际上,研究几乎是不声不响地进行,还早得很呢。
”
ATL的关键在于,一种滚动(roll-onandroll-off)设计使它与任何特殊的平台无关。
报告说,对几种战术平台,如陆地作战交通工具、战斗机或直升机激光可以加强,也可以移开。
ATL在2001财年经国防部联合监测委员会批准,有一个4年期的先进概念技术论证阶段。
所以激光武器的研发还是有一定瓶颈的。
不过只要解决这个瓶颈,激光武器还是有很大的发展前景的。
激光武器技术会有很大的发展希望的,它远远超过了目前的使用范围,能够改进成本高昂的精确导弹的精度和性能。
防御专家们说,新型激光武器系统可能配置在军舰、大型飞机、战斗机、坦克、陆地交通工具甚至航天飞行器上。
参考文献:
(1)《激光技术》作者蓝信钜,科学出版社出版时间:
2009年09月,ISBN:
9787030255129
(2)《激光技术》作者:
蓝信矩主编出版社:
华中科技大学出版社出版时间:
1995-12-1
(3)《军事理论》主编张正明,西安交通大学出版社,2009年8月版
(4)《现代军事技术知识手册》作者许忠贤,军事科学出版社,1995年
(5)《无敌闪电-激光武器》作者张莉、吕一兵,解放军出版社,2001年
(6)罗援海军少将,战略评估,军事科学出版,2202年5月
注、另外附加30张PPT
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 物理 导论 论文