STAR WARS

  • View
    90

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

STAR WARS. Epizod V Imperium Kontratakuje. Dawno, dawno temu w odległej galaktyce, miały miejsce zjawiska, o których nie śniło się fizykom. Broń gwiezdnych wojowników, niezwykle skuteczna, ale czy realna?. - PowerPoint PPT Presentation

Text of STAR WARS

  • Dawno, dawno temu w odlegej galaktyce, miay miejsce zjawiska, o ktrych nie nio si fizykom...

  • W kadej z niezwykych przygd bohaterw Gwiezdnych Wojen widz moe zachwyci si efektownymi walkami pomidzy Rebeliantami a Imperium. Wojny s na tyle fascynujce, i zamiast zwykych naboi, ktrymi posugiwali si dotychczas ludzie w trakcie walki, bohaterowie science-fiction niszcz przeciwnika za pomoc wietlnej broni.

    Ciekawym zjawiskiem s widoczne dla ludzkiego oka pojedyncze wizki strumienia laserowego, ktre niczym oowiane pociski trafiaj do celu niszczc go. Efekty ich dziaania s bardzo zblione do znanej ludzkoci broni palnej. Jednak istnieje pewna rnica. Wizka laserowa porusza si z prdkoci wiata, zatem czy moliwe jest, abymy mogli zaobserwowa goym okiem leccy laserowy pocisk w powietrzu?

  • Maszyny kroczce. Tajna bro Imperium.

  • Dziaami laserowymi posuguj si midzy innymi maszyny wystpujce w jednej ze scen V Epizodu:Na lodowatej planecie Hoth powstaje ukryta baza Rebelii, w ktrej sw kryjwk znajduj take Luke Skywalker, ksiniczka Leia Organa i Han Solo. Pozory bezpieczestwa znikaj, gdy wysyane przez Dartha Vadera sondy odnajduj Rebeliantw. Wojska Imperium wkraczaj na Hoth i atakuj ich baz przy pomocy maszyn kroczcych( dane w tabelce). Wtedy zostay one uyte po raz pierwszy. Lord Vader wysa je, aby zniszczyy generator pola chronicy Baz Echo. Bronicy si Rebelianci zostali zaatakowani przez te urzdzenia wizkami laserowymi, ktrych lot moe zaobserwowa kady widz. Jednak zgodnie z powszechnie znanymi prawami fizyki jest to jedynie efekt specjalny, ktry dodaje wikszych emocji i sprawia, e walka wyglda bardziej zjawiskowo.

  • Maszyny kroczce w akcji.Prba zdobycia wyspy Hoth.

  • Atomy posiadaj rne stany energetyczne, na przykad:-podstawowy o najniszej moliwej energii;-wzbudzony na ktry atom przeszed w skutek dziaaniaczynnikw zewntrznych. Zostaje zmieniony poziom energetyczny z niszego na wyszy, czyli zjawisko nazywaneabsorpcj, czyli pochaniania pewnej dawki energii.

    Naturalnym zachowaniem atomw jest powracanie nanisze poziomy energetyczne, czyli pozbycie si nadmiaru energii(albo przekazuj j kolejnemu atomowi w wyniku zderzenia, bd emituj fotony) . Jest to zjawisko emisjisamorzutnej.

    Emitowane fotony maj energi rwn rnicy poziomwenergetycznych atomw (E1 E0). Jest to wiato o cile okrelonej czstotliwoci drga, a zatem i barwie.

  • Gwnymi elementami s : Orodek czynny specjalny materia lub gaz, w ktrym zachodzi emisja wymuszona (atom w procesie emisji spontanicznej emituje foton, ktry natrafiajc na inny wzbudzony atom, powoduje jego przejcie na stan podstawowy, wymuszajc tym wytworzenie drugiego takiego samego fotonu), atomy orodka maj specjaln waciwo - wicej z nich znajduje si w stanie wzbudzonym ni podstawowym (inwersja obsadze), posiadaj przynajmniej trjpoziomowy ukad stanw energetycznych, a take poziomy energetyczne metastabilne, na ktrych atom w stanie wzbudzonym moe pozosta duej. Zachodzi wtedy wiksze prawdopodobiestwo wystpienia zjawiska emisji wymuszonej rdo energii rozpoczyna proces powstawania wizki laserowej. Przykady: reakcje chemiczne, dziaanie lamp byskowych, diody pprzewodnikowej lub innych laserw, przepyw prdu, promienie soneczne. Rezonator optyczny - skadajcy si zwykle z dwch zwierciade jednego cakowicie odbijajcego, a drugiego czciowo przepuszczajcego

    Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, czyli w przetumaczeniu wzmocnienie wiata przez wymuszon emisj promieniowania (w zakresie od podczerwieni do ultrafioletu fali optycznych)

  • 1. pompowanie (dostarczenie energii do ukadu) -> elektrony przechodz w stan wzbudzony, pochaniaj energi, wystpuje zjawisko absorpcji, zachodzi inwersja obsadze

    2. emisja spontaniczna, podczas ktrej powstaj fotony; niektre z nich powoduj emisj wymuszon

    3 .fotony biegnce prostopadle do zwierciade odbijaj si od nich wielokrotnie - proces lawinowego narastania promieniowania;

    4. w efekcie kocowym powstaje wizka wiata laserowego, ktra opuszcza ukad przez zwierciado czciowo przepuszczalne.

  • wiato lasera rni si od zwykego, gdy jest jednobarwne (monochromatyczne), czyli skada si wycznie z promieni o jednakowej dugoci fali, biegncych w tym samym kierunku, zsynchronizowanych ze sob i jest widoczne w postaci wizki o bardzo czystym kolorze. Co wicej wizka lasera nie rozszerza si i pozostaje spjna nawet na duych odlegociach.

  • Wanie w takie wizki autor Gwiezdnych Wojen wyposay niszczce dziaa. Narzuca si jednak pytanie. Skoro wizka laserowa porusza si z prdkoci wiata (tj. w przyblieniu c= 300 000 000 m/s) to czy oko ludzkie jest w stanie zaobserwowa lot wietlnego pocisku? Biorc pod uwag odlego pomidzy rdem ataku a jego celem czas przelotu takiej wizki byby niewiarygodnie krtki. Zatem zaraz po wystrzale trafiony obiekt powinien natychmiast zosta zniszczony. Brakowaoby wtedy efektw, ktre uczyniy Gwiezdne wojny fenomenem a po dzisiejsze czasy, dlatego realizatorzy filmu musieli pozwoli sobie na ma nieciso odbiegajc od zasad powszechnie znanej nam fizyki;)

  • Przyjrzyjmy si dokadniej pociskom laserowym. Rozpatrzmy ile czasu zajoby pokonanie odlegoci 1 km wizce laserowej: s= 1000m c= 3*10 8 m/s t = s/c = 1000/300 000 000 = 0, 000003 s !! Jest to niewiarygodnie, krtki czas.Zwyke pociski poruszajce si z prdkoci rwn okoo 850 m/s potrzebowayby zaledwie 1,18 sekundy, aby dotrze do celu. Nawet gdyby maszyny AT-AT posugiway si tak broni, ludzkie oko nie jest w stanie zarejestrowa lotu pocisku, a co dopiero gdy jest to wizka laserowa. Jedyne co powinnimy zobaczy to efekt wystrzau.

  • Przy wyczonym wietle kierujemy strumie wizki laserowej na cian. Nastpnie uruchamiamy i wyczamy laser w krtkich odstpach czasowych, aby uzyska efekt zbliony do wystrzeliwania pociskw wietlnych przez bohaterw gwiezdnych wojen.

    Wynik: chocia nie widzimy przelotu fali wietlnych obserwujemy ich dziaanie dopiero na cianie w postaci mrugajcej czerwonej kropki.

    Wniosek: Wizka lasera jest niewidzialna dla ludzkiego oka, dopki nie natrafi ona na przeszkod i nie rozproszy si. Co wicej porusza si z tak sam prdkoci co wiato, zatem niemoliwe jest abymy widzieli przelot wietlnego pocisku, ktry zosta wystrzelony przez kroczce maszyny, podczas jednej ze scen Epizodu V.Film 1Uwaga: strumie byby widoczny w zadymionym pomieszczeniu, ale jako ciga linia, a nie jako krtkie odcinki.

  • Jeeli obraz zmienia si czciej ni co 0,1 s, nie jestemy w stanie rozrni poszczeglnych szczegw, przedstawionych na ekranie. Przelatujca wizka laserowa zmienia swoje pooenie znacznie szybciej, zatem nie moglibymy zobaczy dokadnego miejsca, w ktrym znajduje si pocisk wietlny (tak jak na filmie). Obserwacje:Ju przy znacznie mniejszej prdkoci, wydaje nam si, e obraz pynie. Aby zaobserwowa ten efekt wystarczy przymocowa do wirownicy tarcz podzielon na rnobarwne obszary.

    f =1800 obrotw/minut=300 obrotw/sekundR = 10 cm= 0,1 m

    = 2f V= 2f R =2* *300*0,1 = 188,5 m/s

    Ta prdko jest wrcz nieporwnywalniemaa w zestawieniu z prdkoci wizkilaserowej.

    Film 2

  • Laser moe mie bardzo szerokie zastosowania. Uywany jest za rwno w medycynie, miernictwie, technologii przemysowej, w chemii czy nawet w rolnictwie. Jednak ciekawym zagadnieniem jest jego wykorzystanie w technice wojskowej. Bro laserowa obejmuje w szczeglnoci obszary kosmiczne, poniewa nie blokuje jej tam atmosfera ziemska. Jak wiadomo wiato laserowe mona atwo rozproszy, zatem jego dziaanie na ziemi jest znacznie mniej skuteczne. Wyobraenie o promieniach mierci, ktre wanie zostao zaprezentowane w filmie Gwiezdne Wojny jest mocno przereklamowane, bowiem bro laserowa w rzeczywistoci to zwykle bro olepiajca, a co najwyej podpalajca. Cho jej precyzja umoliwi uszkodzenie wzroku wroga, czynic go cakowicie niezdolnym do prowadzenia dziaa bojowych, obecnie nie ma a tak destrukcyjnej siy jak pociski laserowe wysyane przez AT-AT. PHASRAirbone laser

  • Jednak z wraz z rozwojem techniki powstaj coraz bardziej skuteczne rodzaje broni laserowej. Najnowsze osignicia w tej dziedzinie:-zamontowanie na samochodzie lasera staego o mocy do 2000 watw umoliwiajcego zniszczenia niezakopanych min z odlegoci nawet 250 m (2002)-ustanowienie rekordu mocy lasera staego a 67 kW w 2007 roku (laser ju o mocy 25 kW cigu siedmiu sekund wypala otwr o powierzchni 2,5 cm2 w stali o gruboci jednego cala!)-zbudowanie lasera do niszczenia rakiet, pociskw artyleryjskich i modzierzowych (Airbone Laser),- karabin PHASR (Personel Halting and Stimulation), ktry ma za zadanie olepi wroga;

  • Bibliografia:1.film Epizod V Imperium Kontratakuje2. Ksizki:- Zaczo si od lasera Zdzisaw Kazimierczuk, Nasza Ksigarnia Warszawa 1985- Masery i lasery, nowe zdobycze elektroniki Herman Klejman, WydawnictwoMinisterstwa Obrony Narodowej 1967- Lasery Herman Klejman Pastwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 19743. Internet:-www.sith.pl/www/bots_pl/bractwo/akademia_walki/pages/bron.htm-wikipedia

    Filmy z dowiadczeniami zostay wykonane w pracowni fizycznej I LO im. TadeuszaKociuszki w Wieluniu (odtwarzaj si po klikniciu myszk na rysunek).

    Opracowaa:Barbara Zimnowoda Bro laserowa to ju nie tylko fikcja pisarzy i scenarzystw. Ma ona wiele moliwoci, ktre mog zrewolucjonizowa przysza technik wojenn. Jest to wynalazek o ogromnym zastosowaniu, lecz moe zarwno wywrze pozytywny wpyw na ludzko, jak i negatywny. Wykorzystywany w niewaciwy sposb moe by rdem wielu ludzkich tragedii niczym odkrycie Nobla (dynamitu). Zatem warto wnikliwie pozna jego dziaanie, aby zapobiega kolejnym bdom ludzkoci.

  • Prezentacja zaja II miejsce w konkursie

    Fizyka da si lubi organizowanym przez Polskie Towarzystwo Fizyczne Oddzia dzki w ramach Festiwalu Nauki, Kultury i Sztuki,

    Praca dostpna na stronie: http://www.wfis.uni.lodz.pl