Свежие комментарии

Лазер

Как только попаданец обзаводится ручными акулами, он сразу начинает подумывать о изготовлении лазера. Давайте посмотрим, получится ли это у него.

Лазер это генератор света на основе индуцированного излучения. Эффект индуцированного излучения был предсказан еще Эйнштейном в 1917 году, за четыре десятка лет до создания лазеров, и заключается он в следующем — если рядом с возбужденным атомом проходит фотон с энергией равной энергии необходимой для возбуждения, то атом излучает абсолютно такой же фотон. Благодаря тому что излучение индуцированно, энергия может выделяться очень быстро и лазер может иметь огромную мгновенную мощность, благодаря когерентности излучения его легко фокусировать. Все эти свойства крайне интересны технологам и нас окружает огромное количество лазеров — от лазерных указок и прицелов, до оптоволоконных передатчиков и лазерных дисководов, от любительских лазерных граверов, до промышленных лазерных станков. Боевые лазеры, квантовая связь, телескопы на адаптивной оптике, лазеры инициирующие термоядерную реакцию, несть им числа.

Это чудовищно наукоемкая отрасль промышленности, так что смешно даже думать что знания среднего попаданца смогут принести заметную пользу. Но может быть у него получится сделать хотя бы простейший лазер? От предсказания Эйнштейна до создания лазера прошло почти сорок лет. Объясняется ли этот перерыв какими-то туманными достижениями технологии на которые любят кивать в любой дискуссии о попаданцах или его можно объяснить открытием относительно простых принципов?

В общем случае лазер состоит из трех частей: активная среда — вещество которое в возбужденном состоянии будет излучать фотоны, система накачки — устройство которое передает энергию среде, переводя ее в возбужденное состояние, и оптический резонатор — пара зеркал, которые заставляют луч многократно проходить через активную среду.

Прежде всего неплохо бы избавится от резонатора. Качество поверхности зеркал резонатора, полупрозрачность одного из них, установка зеркал в параллельном положении — мы определенно не хотим со всем этим связываться. К счастью, резонатор необязателен, по крайней мере для некоторых активных сред. Если индуцированное излучение в среде растет достаточно быстро — например удваивается каждый сантиметр, то для лазера достаточно столбика среды в десяток сантиметров и мы можем обойтись без резонатора.

И какая же из подходящих сред самая доступная? Нам ведь не хочется выращивать синтетические рубины или синтезировать легированный хромом стронций-литий-алюминиевый фторид…

Оказывается, Господь Бог в своей бесконечной мудрости наделил подходящими свойствами основной компонент нашей атмосферы — азот, он более чем доступен и индуцированное излучение в нем удваивает мощность каждую пару сантиметров. Шах и мат, атеисты! С другой стороны Люцифер означает «светоносный»…

Атомный реактор возбуждают фотки замедляющих стержней, но что же возбуждает азот? Вполне достаточно обычного высоковольтного разряда. Есть только одна маленькая проблема. При атмосферном давлении атомы ударяются так часто, что возбужденное состояние атома азота сбрасывается за наносекунды. Так что нам всего навсего надо сделать устройство успевающее выдавать разряды за миллиардные доли секунды…

Идеальный конденсатор способен выдать сколь угодно короткий импульс, но реальный конденсатор обладает индуктивностью. При протекании по проводнику тока образуется магнитное поле, сила которого пропорциональна силе тока, на образование магнитного поля надо затратить энергию — она отбирается от самого тока. Так что чем меньше индуктивность, тем быстрее идет разряд. Представим себе два параллельных проводника, по которым ток течет в противоположных направлениях. Проводники создают противоположное магнитное поле. Если бы они были бесконечно близки, то их поля полностью нейтрализовали друг друг. На деле они находятся на некотором расстоянии, так что нейтрализация не идеальна — тем они ближе тем она лучше. На образование небольшого магнитного поля надо затратить меньше энергии — значит индуктивность системы меньше. Конденсатор при разрядке можно представить как множество таких проволочек, сливающихся в пластины. Чем ближе пластины — тем меньше индуктивность. Для нашего наносекундного разряда достаточно зазора порядка десятой миллиметра. Если сделать воздушный зазор, то он будет пробит уже при напряжении в сотни вольт, на порядок меньше чем нам надо, так что нужна более надежная изоляция. Попаданец может использовать слюду или вощеную папиросную бумагу, ну а мы можем использовать разрезанный офисный файлик.

За счет того что разряд длится наносекунды мы получаем еще один бонус. Обычный высоковольтный разряд образует искру. При разряде один из участков обладает чуть большей проводимостью, значит по нему течет больший ток, он нагревает воздух сильнее, это еще больше увеличивает его проводимость — положительная обратная связь. В результате ток разряда концентрируется в небольшой искре. Если мы поместим рядом две полоски металла, то обычный разряд искрой ионизирует лишь небольшую долю пространства между ними. Быстрый же разряд не успеет собраться в искру и возбудит весь столбик воздуха между ними.

Теперь большинство молекул азота в этом столбике возбуждены. Из-за взаимных ударов они быстро теряют избыток энергии, высвобождая его в виде ультрафиолетовых фотонов с длиной волны 337.1 нанометров. Те фотоны которые летят вдоль столбика вызывают лавину индуцированного излучения — фотон индуцирует излучение своих копий близлежащими молекулами, новые фотоны, в свою очередь, индуцируют другие молекулы. Из столбика азота вырывается импульс лазерного излучения.

Скорость происходящих процессов поражает воображение. От начала разряда до поглощения мишенью лазерного импульса проходит десяток наносекунд. За это время в комнате практически ничего не происходит — 10 наносекунд относительно секунды это примерно то же что секунда относительно трех лет…
схема
Часто лазерный импульс представляют как множество абсолютно одинаковых фотонов. Как можно догадаться из предыдущего описания, фотоны не движутся абсолютно одинаково — лавину вызывают несколько фотонов, направленных более или менее вдоль линии столбика возбужденного газа. А если вспомнить о том что любой фотон обладает свойствами волны, то становится понятно что даже если лавину вызовет один единственный фотон, то луч все равно будет расходиться. И частота фотонов также незначительно отличается — примерно на десятую нанометра. Это вызвано тем что молекула представляет собой сложную систему вибрирующих относительно друг друга электронов и ядер, при возбуждении энергия запасается и разряжается разными комбинациями этих вибраций.

Так как именно устроен простейший лазер? Посмотрим на схему. Сначала высоковольтный источник (1), скажем электрофорная машина(пример), заряжает конденсатор (2). Конденсатор, как мы уже говорили, имеет очень маленький зазор, и одна из его пластин разрезана пополам. На половинках лежат электроды (3), соединенные спиралькой индуктивности (4). Идут миллисекунды, по мере зарядки напряжение на конденсаторе растет, пока оно не становится достаточно большим для срабатывания разрядника (5) — пары острых электродов, разделенных воздушным промежутком в несколько миллиметров.

После пробоя разрядника правая половина конденсатора разряжается за какие-то пару наносекунд, но высокая индуктивность спирали (4) не позволяет пропустить наш заряд так быстро. Напряжение между правой и левой половинками растет и нетерпеливый заряд с левой половинки начинает идти прямо через воздух в том месте, где расстояние между электродами (3) минимально. Этот разряд возбуждает молекулы азота и уже через наносекунду-другую столбик газа испускает лазерный импульс.

Пара практических секретов для наладки. Место разряда надо приподнять над пластиной конденсатора, для этого под один из электродов подкладывают провод. Нормального объяснения почему это надо не знают даже профессора занимающиеся лазерами… Расстояние между электродами лучше регулировать при помощи деревянной палочки, потому что высокое напряжение и конденсатор. И запаситесь файликами, их понадобится много…

На второй иллюстрации вы можете видеть все устройство(видеоинструкция). Готово! Из г%%%а и палок фольги и проводов за полчаса мы собрали устройство за создание которого была выдана Нобелевская премия 1964 года! Если быть точным, то Таунс, Басов и Прохоров в 1954-ом использовали более сложную схему — мазер(микроволновый лазер) на аммиаке, в 1960-ом был создан классический рубиновый лазер, а наша схема(TEA nitrogen laser — Transverse Electrical Excitation at Atmospheric pressure) была придумана лишь в конце шестидесятых. Хороший пример того как дополнительные знания позволяют найти более простые пути.

Итак, попаданец определенно сможет произвести впечатление на ученых девятнадцатого века или начала двадцатого(в более ранние периоды простой электрический разряд впечатлит хроноаборигенов больше чем когерентность лазерного пучка). Сможем ли мы найти более практичное применение?

Лазерный микрофон — хорошая штука. Правда у нас импульсный лазер, так что частоту импульсов придется поднять хотя бы до килогерца. Добавим что лазер для этого не обязателен, по слухам Лев Термен в шарашке в 1947 создал аналог на обычном инфракрасном излучателе.

Связь? Нам понадобится оптическая система для получения узкого луча, но обычное стекло плохо пропускает ультрафиолет и для ультрафиолета требуется намного более высокое качество оптических поверхностей.

Контрольный инструмент в строительстве? В современных небоскребах специально оставляют технологические отверстия для того чтобы здание можно было просвечивать сверху донизу, но масштабы строительства попаданца будут куда скромнее.

Скорее всего самым практичным применением будет распускание слухов о супероружии для дезинформации противника. Такой вариант неплохо обыгран в цикле Величко «Кавказский принц«.

В любом случае сама возможность создания лазера на коленке вдохновляет.

лазер

92 комментария Лазер

  • vashu1

    Первая ветка комментариев зарезервирована под ссылки на интересные материалы о лазерах — просто кидайте ваши ссылки в ответ на этот комментарий. Самое интересное будет копипаститься в первый пост.

    —-

    Professor Mark Csele’s Homebuilt Lasers Page
    http://technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/lasers/LasersTEA.htm

    Книга — «Лазеры. Крушение парадоксов», Ирина РАДУНСКАЯ

    Ускорение протонов лазером
    https://geektimes.ru/post/292409/

  • kraz

    Лазерный микрофон — ну очень вряд ли. Там же нужен еще и приемник излучения и усилительные элементы.До Первой Мировой такое не сделать.

    • vashu1

      // photoconductivity in selenium was discovered by Smith in 1873

      На этих штуках Белл и делал фотофон в 1880. Совсем просто, даже с точечным детектором не сравнится.

      Усилитель, думаю, не нужен, как и первому телефону.

      • kraz

        С этим вот и без усилителя, оно будет работать только ночью, когда в темноте ярко сияет лазерная метка. По крайней мере теоретически может и будет работать, практически и тут подозрительно. Оно точно при этом будет нужно?

        • vashu1

          А что, дневное время суток будет магически модулировать фоторезистор на звуковой частоте?

          • kraz

            При отсутствии фотодетектора, который будет настроен длину волны лазера, отраженный сигнал будет модулировать всё — от пердежа голубей до шелеста багульника. И да — на звуковой частоте в том числе. И у нас ведь и фильтров звуковой частоты нет, в современном лазерном микрофоне даже частоты указываются на каких фильтры стоят, потому как даже с ними работает не слишком хорошо (и это при направлении на стекло!!)

            Фотодетектор для этого случая — совсем нетривиальная задача http://www.lucidscience.com/pro-laser%20spy%20device-1.aspx
            При этом тут человек направлял конструкцию на зеркальную поверхность, наклеенную на диффузор динамика. В вашем случае самым зеркальным элементом будет каминная полка.

            • vashu1

              И где вы там видите «фотодетектор, который будет настроен длину волны лазера»?

              Все любители берут обычные фоторезисторы и даже трубкой их от среды не изолируют.

              • kraz

                Ага, там человек разные детекторы пробовал — и все работает в пределах комнаты. Вам в соседнюю комнату передавать? Могут быть проблемы с помехами.

            • vashu1

              // у нас ведь и фильтров звуковой частоты нет

              И что нам мешает? Простейший фильтр это конденсатор. Собственно моделирование показывает неплохие результаты с конденсатором.

              • kraz

                Ну да — в пределах комнаты может и хватит конденсатора. А иначе только ночью.
                И… у нас ведь лазер импульсный?
                Кто-то собирал такие схемы на импульсном лазере?

                • vashu1

                  // все работает в пределах комнаты

                  По вашей же ссылке
                  http://www.lucidscience.com/pro-laser%20spy%20device-14.aspx
                  how do you send an invisible beam across the street
                  I can assure you that it does work, and I have managed to target a window using the infrared laser as well. It is MUCH more difficult, but it can be done if all of the conditions are in your favor.
                  http://www.lucidscience.com/pro-laser%20spy%20device-17.aspx
                  // alignment from across the street is no easy task

                  Про ночь он пишет только
                  // you can’t go around pointing a visible laser at your target or you will instantly compromise your position at night.
                  // All of these tests need to be done at night as well as you will have little chance of seeing the low power laser beam outdoors in the daytime.
                  никаких упоминаний пердежа голубей.

                  Характерно
                  // I originally built this unit to dispel the many myths about its «ease of use», but was seriously surprised at how well it does work of you can actually get the return beam aligned properly

                  // Кто-то собирал такие схемы на импульсном лазере?

                  Таких случаев не знаю. Если в 60е и делали, то уж не на разряднике.

                  Но разрядник на тысчонке герц работать может, а остальные части и подавно.

                  • kraz

                    «but it can be done if all of the conditions» — во-во, все условия: вместо инфракрасного — ультрафиолетовый и вместо специализированного приемника — селеновый, с пиком чувствительности в желто-зеленой зоне, ага. И без усилителя тоже хорошо. И фильтр у нас конденсатор. И застекленных окон поди найди, на которые можно направить (разве на витраж в церкви, там толщина вкленного стекла в два пальца, отлично вибрирует, не хуже каминной полки).

                    Ну а ночью понятно — видно будет отлично. Спецэфект.

                    А еще — импульсный лазер, который мигает… с какой частотой? Не звуковой ли? В любом случае будет биение при складывании частот. Всё для получения в звуковом канале пердежа голубей.
                    У вас же в каждом пункте пару десятков процентов деградации, а как для прибора перемножить — то из полезного только спеэффект останется.

                    • vashu1

                      // пару десятков процентов деградации

                      То есть один-два децибела. Уже звучит не так страшно, нэ?

                    • kraz

                      КАЖДЫЙ элемент по один-два децибела, общий результат на сотню децибелл потянет легко.

                    • vashu1

                      Лол, полсотни элементов тут можно нет даже если провода считать за элементы.

                    • kraz

                      Там будут такие провода (электролизной меди нету) и такие изоляции — что да, можно провода считать за резисторы с конденсаторами. 😀

                      И да, забыл!
                      У вас же там резонатора нет? Насколько далеко будет лупить сфокусированный луч? До соседней комнаты добьет?

                    • Квантовый Механик

                      Нет электролизной — можно осадить из раствора медного купороса.

                    • kraz

                      Осадить можно. Получить медь на уровне электролизной нельзя.

                    • dan14444

                      В чём проблема почистить электрохимией пару кило меди хоть в античности?..
                      (не сочтите сторонником приоритетности микрофона)

                    • kraz

                      Проблема в слове «электро».

                    • vashu1

                      Правильный вопрос — а в чем проблема в каком-угодно проводе? Если в устройстве метр провода 1 мм2, железный будет десятую Ома, медный чистый — сотую, ну чуть больше.

                      Приемный контур это батарея, фоторезистор, динамик и шунтирующий его конденсатор, там метр-другой проволоки.

                      Можно конечно пофантазировать как мы потеряем на долях Ома десятки децибел…

                    • dan14444

                      » Проблема в слове «электро». »

                      В упор не виду проблемы. Гальваники на железной крице в солевом электролите более чем достаточно.

                    • kraz

                      Пра рафинировании меди расход электричества 2500—4000 квт*ч на 1 т меди. Ну и хотя бы сто ампер нужно зафигачить.
                      Гальваника на железной крице? Ну… мож грамма два меди и насобирается за месяц, ага.

                      P.S. Походу, статьи про рафинирование меди не хватает.

                    • dan14444

                      Рафинирование меди — самый простой из всех электрохимических процессов. И самый малозатратный по энергии — потенциал нужен минимальный. Никаких ограничений по току нет (откуда бред про 100 ампер?…).
                      Выход меди — примерно равен количеству использованного железа. Так что да, если брать «крицу» в 2 грамма — то два грамма и получится, что за месяц что за год ))). А кинетика растворения губчатого железа (если она подразумевалась как ограничение) — весьма шустрая, сомневающиеся легко могут проверить экспериментально. )

                      Но vashu1 прав — конкретно для проводов микрофона, при всей простоте — рафинирование излишне. Любой металл пойдёт.

                    • kraz

                      Процесс может и простой среди электрохимических. Но он очень непрост, если электричество гальваническое, тем более примитивно-гальваническое.

                      Ток нужен для скорости нарастания. Если ток в миллиамперах, то и нарастать будет в микрограммах.
                      «Количество использованного железа» — для гальваники нужно два металла, вторым хотя бы медь.

                      Про провода микрофона — если сделать слишком тонкий провод (конечно, не такой тонкий как сейчас), то сопротивление левой меди будет космическое. Слабый микрофон с малым количеством витков будет иметь сопротивление близкое к мегаомам. Значит — нужен еще нормальный усилитель… В общем — вот такая мелочь тянет с собой целую цепочку «улучшений» вплоть до полной неработоспособности.

                    • dan14444

                      Чем вам «примитивно-гальваническое электричество» не угодило?

                      Нахрена делать «слишком тонкий провод»? И что же это за проволока такая, чтобы микрофон получился в мегаомы??? ) Расчёт в студию!

                      Откуда взялись миллиамперы как «единственная альтернатива» «сотням»? И даже для них — откуда микрограммы?

                      Ну прикиньте уже потребный ток для рассматриваемой пары килограмм в месяц, что ли…

                    • kraz

                      Давайте разберемся с тонким проводом

                      1. Чем тоньше провод — тем плотнее навивка и тем сильнее магнитное поле в малом объеме. Качество микрофона растет в разы.

                      2. Сопротивление провода, вот примитивная табличка

                      Там очень четко видно, что чем тоньше провод, тем больше сопротивление.

                      3. Теперь про удельное сопротивление меди

                      Вот самый правый край — это не самое плохое что будет у попаданца. Это недостижимое светлое будущее, даже если попаданец получит электролизную медь. У него будет… ну хорошо если на два порядка хуже.
                      Значит — катушку придется делать куда больше диаметром.
                      Значит — дикого размера мембрана.
                      Значит — в катушке должен идти заметный ток (а не то, к чему мы тут привыкли)

                      В результате получается титаническая конструкция, раскачать ее голосом нереально, нужно кричать.
                      То есть без рафинированной меди — жопа (в некоторых конструкциях, не везде)

                      Теперь про гальванику.
                      Гальваническая батарея медь-железо. Тут разбиралось уже. С одного элемента — хорошо если пол-вольта. При этом что железо что медь расходуется. При этом — в гальваническом элементе меди убежит поболее, чем нарастет меди гальванической в ванне. Потому как КПД не единица.

                      Может сразу из золота провода сделать?
                      А что, провод можно сделать тонкий, сопротивление не будет хуже, и главное — заметно дешевле! 😀

                    • dan14444

                      1. Про гальванику: Медь НЕ расходуется. Не говоря о том, что электрод в батарее делают НЕ из очищенной меди. Не говоря о том, что электрод может быть из чего угодно с потенциалом ниже железа — вплоть до угля.

                      Статья по ссылке — изрядно порнографична, опирается на какой-то дикий дизайн с коаксиальными электродами и герметизацией (!), полезной инфы не несёт.
                      Более-менее нормальное обсуждение было тут на форуме — о гальванике в приложении к хлоратам.

                      И еще раз рекомендую посчитать потребный для рафинирования пары килограмм меди ток. )

                      2. Про страсти с проводами: Даже ОЧЕНЬ грязная медь повысит сопротивление (и сечение) раза в 2-3, не более. Т.е. диаметр вырастет МАКСИМУМ вдвое. Да, это конечно «титаническая» конструкция получится, вместо сантиметра — будет целых полтора (ибо не обмоткой единой)!.. :))

                      Про страаашное повышение тока тоже хотелось бы поподробнее :)).

                      Не говоря о том, что повышать число витков нельзя из-за индуктивности, а не из-за габаритов.
                      Не говоря о том, что лимитом будет техпроцесс протяжки и изоляция, а никак не сопротивление.
                      Не говоря о том, что катушечные микрофоны тех же емкостных не лучше. А первые десятилетия вообще угольными обходились.

                      Или это такой хитрый подход — критиковать этот несчастный лазерный микрофон так, чтобы в его реализуемости/полезности сомнения у читающих уменьшались? 🙂

                    • kraz

                      1. Медь расходуется не в гальванике а в гальванических элементах (или вы передумали и электричество генераторное?). Часть меди потом можно извлечь, но со сложностями (читать «дорого»).

                      2. Очень грязная медь повысит сопротивление на порядок-два (вплоть до того, что будет сложно сделать провод — сечение разное и ломается). Мы просто тут избалованы, кроме рафинированной меди другой не найти. Мы просто не представляем как оно без нее.
                      Но вопрос не в самом сопротивлении, а в плотности магнитного потока. В микрофоне из толстых проводов их нельзя так плотно уложить. То есть — большая мембрана. Которая мало чувствительная к колебаниям. А при большом сопротивлении пустить заметный ток… вы нихромовую проволоку в 220 тыкали?
                      Не, ну оно кой-как, возможно будет — в конце концов в ламповую эпоху «перегрелся» означало «припой вытек и контакт разорвался».

                      Но еще раз — проще навить что надо из золотой проволоки. По совокупности будет работать лучше и обойдется дешевле.
                      Рафинированная медь — не попаданческая технология. Сделать можно но бессмыссленно.

                    • dan14444

                      1. Повторяю, медь не расходуется в гальванических элементах.

                      2. Состав меди у которой сопротивление выросло «на порядок-два», и техпроцесс такого чуда — в студию! )).

                      2а. Учитывая, что вся эта эпопея с лазерным микрофоном в любом случае не раньше 19 века — не будем смешивать вопросы.
                      а) Медь для лазерного микрофона — не проблема вообще (ви таки хотите продолжать этот спор? ню-ню… ))) и б) Электрохимическое рафинирование — легко делается даже в античности, было б зачем.

                      3. Оценку изменения размера микрофона я давал с учётом компенсации плотности магнитного потока. И опять повторю, что не катушкой единой.

                      В общем, надоела мне эта тема, детсад какой-то.

                    • kraz

                      1. Медь из использованных гальванических элементов становится трудноизвлекаемой. По крайней мере для древних технологий.
                      2. Техпроцесс такого «чуда» уже тут вспоминали.

                      2а — если у нас уже 19 век и есть рафинированная медь, но нахера вообще этот спор???
                      2б — я уже говорил что в античные времена незачем, дешевле взять золотую проволоку

                      3. Конечно, что микрофон не катушкой единой. Именно я это и говорил, там целая длинная цепочка.

                    • Igord

                      kraz
                      22.01.2018 at 11:53
                      2а — если у нас уже 19 век и есть рафинированная медь, но нахера вообще этот спор???
                      2б — я уже говорил что в античные времена незачем, дешевле взять золотую проволоку
                      ————-
                      Серебро легче очищается чем медь.
                      Например, медь рафинируют следующим образом. В электролизер, заполненный раствором сульфата меди, подкисленной серной кислотой, помещаются аноды из черновой меди (предварительно подвергнутой горячему рафинированию, при котором окисляется большая часть примесей). Между ними подвешивают катоды из тонких листов тщательно очищенной лгедн. Напряжение на ванне поддерживают в пределах 0,20—0,40 В, так чтобы при прохождении тока медь, а также примеси с более низким потенциалом, чем у меди (N1, Ре, 2п и др.), окислялись на аноде и переходили в раствор. Остальные примеси с более высокими потенциалами по сравнению с потенциалом меди не окисляются и выпадают в виде осадка на дно ванны. Это анодный шлам. Он идет на нерера- [c.263]
                      Удельная проводимость некоторых металлов и сплавов при температуре 20 °C.
                      Серебро — 62 500 000
                      Медь — 58 100 000
                      Золото — 45 500 000
                      Бронзы хромистые

                    • kraz

                      Если с электролизом — то «легче» это золото. У него проводимость как у очень хреновой меди (ну то есть для древних времен — обыкновенной).
                      А вот по «грязному» серебру я данных просто не нашел.

                    • Igord

                      kraz
                      23.01.2018 at 13:35
                      А вот по «грязному» серебру я данных просто не нашел.
                      —————
                      Очистка. Сначала в хоть в азотной, хоть в олеуме, серной кислоте. При этом серебро переходит в раствор в виде сульфата Ag2SO4. Не обязательно медь, можно и железо.
                      Ag2SO4 + Cu = 2Ag + CuSO4
                      Если к примеру, не очистить, то может долбануть к примеру по способу Нефа, гремучку, то от некоторых примесей взорвётся само.

                • vashu1

                  // То есть — большая мембрана. Которая мало чувствительная к колебаниям.

                  В лазерном микрофоне мембрана нужна только для передачи звука. Ну и типичный микрофон девятнадцатого века был устроен немного по другому.

  • Igord

    Написано в стиле Обломова («Сон Обломова» — в «Литературном сборнике» журнала «Современник» за 1849 год. ) или упомянутого Величко.

    Ну фоторезистор и усилитель можно сварганить, предположим, но упомянутый боженька в своей хитрожопости не указал как первопроходцу очистить сигнал от шумов, коих при генерации высоковольтного разряда предостаточно.

    • vashu1

      // очистить сигнал от шумов, коих при генерации высоковольтного разряда предостаточно.

      Лол. Это же не радио. Импульс лазера с точки зрения уха мгновенен. Какие шумы вы рассчитываете увидеть в приемном контуре?

      Поскольку импульсы идут со звуковой частотой, то шум будет от них, но он режется элементарно — фильтр чистящий все частоты выше определенной.

        • dan14444

          Ага, только на этой ссылке девайс так и не заработал ))

        • vashu1

          Мда, давать ссылку на одну из худших инструкций в инете человеку который перечитал их с десяток, собрал свой и написал статью… Много труда на гугление затратили?

          Лазер — штука нелинейная. Если возбуждено меньше 50% атомов, то нет инверсии населенности и излучения нет. Так что все мелкие шумы от источника отсекаются.

          Вот модель, если у кого-то плохо с пониманием обработки сигналов — https://www.dropbox.com/sh/vhh7crnl930sg78/AADOmcavfRmbknSmj7jWozpKa?dl=0

          Учтена и плавающая амлитуда, и плавающая частота. Звук разборчивый при импульсах на 1000 гц. Простая добавка коденсатора резко улучшает качество. Можено еще поиграть с константой и может добавить баттерворса, но смысл?

  • dan14444

    Отличная статья для демо-концепции, правда приложения не совсем продуманы.

    — Связь на таком лазере — это несерьёзно.
    — Микрофон — теоретически возможно для шпионажа — с стекол звук снимать… если удастся частоту разогнать, что не факт. Нормальный микрофон — на на таком источнике.
    — Скептически упомянутое строительство — вполне адекватно. Устройство имеет смысл в конце 19 — первой половине 20 веков, т.е. подходящие строительные задачи вполне есть.

    Еще из напрашивающегося:
    — Первым приложением пойдут дальномеры, для вояк и геодезистов. Ну и прочие системы наведения. Стратегическая весч.
    — Всякое аналитическое оборудование (цитометрия, Раман, AFM, конфокал, спектроскопия временного разрешения и т.д.). Пинок развитию материаловедения, биохимии, молбиологии.
    — Не исключено, что до хирургической мощности удастся раскочегарить.

    И не забываем, что лазер во-первых импульсный и во вторых УФ — т.е. оптика будет гореть.
    И что активная среда без зеркал будет давать импульсы рандомно, куда первый фотон по длинной оси полетел — туда и стрельнуло… т.е. расходимость и воспроизводимость не очень.

    Но демонстрашка отличная, не знал такого подхода.

    • Alex Besogonov

      Я так понимаю, длину волны можно увеличить достаточно просто с помощью красителей.

      • dan14444

        В газе? Это как?

        • vashu1

          Я думаю имеется в виду лазер на красителях — https://en.wikipedia.org/wiki/Dye_laser. Азотный лазер часто используют для их накачки. Они уже светят в видимом свете.

          • инженер

            в Юном Технике была статья про такой лазер на потоке окрашенной жидкости в качестве рабочего тела
            (не помню спирт там был или вода)

          • dan14444

            А это уже совсем другая история, двухступенчатый девайс с первичной накачкой достаточной для инверсии в вторичном лазере с брюстерами — это ни разу не «просто» ).

            Куда проще газ заменить.

            • vashu1

              http://technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/lasers/LasersDye.htm
              // simple add-on to enhance the usefulness of the nitrogen laser is a dye laser. Simple to construct, the only problem is obtaining the exotic organic dyes used

              // Fluorescein was first synthesized by Adolf von Baeyer in 1871
              // Coumarin was first synthesized in 1868.

              • dan14444

                «Optics for this first laser consisted of an front-surface aluminum mirror and a 70% reflecting / 30% transmitting beamsplitter mirror for the output coupler. Each mirror was placed in a 3-point mount which allowed adjustment.»
                «A cylindrical lens mounted on an old microscope focussing attachment allows the UV light to be focussed to a fine line on the dye surface (which is required for lasing action). »

                Т.е. кварцевая оптика, устойчивые к выгоранию зеркала, микропозиционеры и т.д.
                Потеря мощи между ступенями.
                Сравниваем с исходным девайсом «из говна и палок».

                Лазеры на красках — сугубо исследовательский инструмент, когда нужна конкретная длина волны… Бо красок много и подобрать подходящую несложно.
                Для попаданца — малоинтересно…

                Если уходить от азота — то на аргон и углекислоту.

                • vashu1

                  // устойчивые к выгоранию зеркала

                  Лазер маломощный, обычные зеркала от солнечного света быстро не скопычиваются. Сомневаюсь что это такая проблема.

                  То что даже тонкий слой обычного стекла сильно поглощает УФ, имхо, важнее.

                  // микропозиционеры

                  Краска тоже superluminary medium — импульс растет быстро, так что юстировка зеркал проще чем для большинства лазеров.

                  // сугубо исследовательский инструмент … Для попаданца — малоинтересно…

                  цитаты великих людей )
                  // Еще из напрашивающегося:
                  // — Всякое аналитическое оборудование

                  • dan14444

                    «Лазер маломощный, обычные зеркала от солнечного света быстро не скопычиваются. Сомневаюсь что это такая проблема.»

                    Это ИМПУЛЬСНЫЙ «маломощный» лазер. В вашей же ссылке он «маломощный», всего-то на 100 кВт :). Даже при идеальном материале — любой след жира или пылинка — и опаньки.

                    «То что даже тонкий слой обычного стекла сильно поглощает УФ, имхо, важнее.»

                    Потому и написал, что кварцевая оптика нужна.

                    «сугубо исследовательский инструмент … Для попаданца — малоинтересно… … цитаты великих людей ) »

                    А вот не надо хи-хи! ) Перечисленное мной можно и на азотном соорудить, пусть и с ограничениями. А настраиваемые многоцветки — сильно потом, вторым или третьим поколением. Поскольку сложнее в разы.

                    • vashu1

                      Ладно-ладно.

                      // Перечисленное мной можно и на азотном соорудить

                      А что конкретно нас интересует? Профиллографы? Резка полупроводников? Интерферометр?

                    • dan14444

                      Ну собсно я говорил о «цитометрия, Раман, AFM, конфокал, спектроскопия временного разрешения», из них цитометрия/сортинг — в приоритете, даже без компа. Остальное больше академического интересу…

                      Ваши варианты — чисто материаловедческие, под полупроводники, плёнки, покрытия… Насколько существенный бонус даст ранний лазер — сказать затруднюсь, не спец. Но вроде ничего критичного он не закрывает…

                • vashu1

                  // микропозиционеры

                  В любительской претецинзионке их часто делают так

                  // часто применяемая идея — контролируемая деформация. Винтом можно регулировать не только расстояние между деталями, но и поставить винт поперек паза в одной и той же детали и тем самым ее слегка деформировать. Делая деталь неравномерной толщины, можно получить эффект как от рычага: большая деформация в одном месте приводит к маленькой в другом.
                  Практическая конструкция туннельного микроскопа (доступна для повторения в условиях гаражной мастерской!) такая. Берется массивное алюминиевое основание (где-нибудь 200x200x30, лучше толще), кладется на всякие подушки для защиты от вибраций. В центре основания ставится держатель образца, по бокам две лунки для шариков. На эти шарики кладется вилка, шарики образуют ось вращения. Третья точка опоры вилки — микрометрический винт, в принципе просто М6x0.5 годится. Привод винта маленьким шаговым двигателем, а конец тоже опирается на шарик. На вилке, почти на ее оси вращения крепится пьезоэлемент с иголкой. Получается соотношение плеч рычага 1:100 или даже 1:1000, и обычный винт двигает эту иголку чуть ли не с атомной точностью.
                  // обычно микроприводы делают на рычагах, а не на винтах. Хороший прием — делать рычаги без осей с металлом на изгиб, тогда о люфтах речи нет. Изгиб металла почти идеально линеен и дает просто маленький поправочный член в уравнение. В оптике довольно часто подвижный держатель зеркала сделан из цельного куска металла, который почти разрезан на две половины. Маленький остаток с краю играет роль одновременно оси вращения и пружины. Или иногда бывает бутерброд из трех алюминиевых пластин, скрепленных с торцов плоскими стальными пружинами на винтах — по сути то же самое, никаких люфтов, все только на изгиб. Если рычаг двигать рычагом и еще рычагом, то 1:1000000 получить никаких проблем нет. И тут уже тепловое расширение влияет больше, чем точности изготовления.

                  • dan14444

                    Да можно, кто ж спорит! Вы только что описали решение ОДНОЙ из десятка проблем при изготовлении двухступенчатого лазера. Сравните с исходным девайсом из говна и палок :).

    • vashu1

      // — Первым приложением пойдут дальномеры, для вояк и геодезистов. Ну и прочие системы наведения. Стратегическая весч.

      Для вояк точно не выйдет. Современные юзают время прохождение импульса — нереал.

      Смотреть парралакс лазерной точки? А смысл? Парралакс верхушки мачты не хуже.

      • dan14444

        Это если заранее знать высоту конкретной мачты ) Нее, даже угловой лазерный дальномер в начале века полезен.
        И собсно импульсный — на интересующих дистанциях задержка от десятка микросекунд. Ловим на РМТ (та же радиолампа по сути), перегоняем в биения — и на слух… Опять же, модулировать этот лазер можно просто током питалова.

        И управляемые бомбы, наводимые по лучу не забываем. Топмачтовое бомбометание такой хренью — это ж трындец всему плавающему включая ранние авианосцы. А диверсант и самолёт ночью — трындец складам.

        Основная проблема — газ придется поменять, иначе далеко не посветить… А если газ менять — то и зеркала поставить можно…

      • dan14444

        Относительно именно параллакса — оно для неподвижной цели хорошо, зная свою скорость. Но цель-то тоже движется…

        • vashu1

          // заранее знать высоту конкретной мачты

          Парралаксу высота мачты не нужна.

          // оно для неподвижной цели хорошо, зная свою скорость

          В дальномерах совмещают две половинки изображения, так что движение цели не важно.

          • dan14444

            А, ну да, но все упирается в длину базы… Оптические приборы в несколько метров размером, да под огнём юстировку сохраняющие…

        • vashu1

          // на интересующих дистанциях задержка от десятка микросекунд. Ловим на РМТ (та же радиолампа по сути), перегоняем в биения — и на слух… Опять же, модулировать этот лазер можно просто током питалова.
          // И управляемые бомбы, наводимые по лучу не забываем. Топмачтовое бомбометание такой хренью — это ж трындец

          И эти люди сомневаются в лазерных микрофонах…

          • dan14444

            А задача сравнимой сложности, при несравнимо более значимом результате.

            • vashu1

              Если у дальномера по крайней мере можно обеспечить хороший прием, смонтировав телескоп на одной базе с лазером и видеть точку с приемлемой яркостью, то бомба… Тут однозначно сложность даже близко несравнима.

              Я на форумах видел намеки на дикие сложности с первыми ИК-наводящимися ракетами, но, к сожалению, без подробностей. Думаю инфа вроде такой охладила бы пыл по созданию наводящихся бомб.

              • dan14444

                Подсветка лазером, да ещё и модулированным — куда проще для захвата, чем мутное, низкоэнергетичное ИК в воздухе — на фоне солнца и т.д.

                Вполне хватит поставить 4 РМТ, фильтр на спектр и модуляцию, и привод на оперение. Элементная база на уровне начала века.

              • dan14444

                З.Ы. Не забываем, что у бомбы с перегрузками проблем нет — можно ставить РМТ вместо диодов. А вместо оптического фильтра при нужде и поначалу — монохроматор.
                Что бомба тупо больше ЗР, и цели у неё жирнее на порядки (линкоры и авианосцы) — т.е. дорогая система оправдана.
                Что коррекции медленнее а отклонения меньше.

  • kraz

    ИМХО — тут главное применение именно строительство, но специфическое — к примеру акведук через ущелье. Ну и вообще все, что связано с уровнями воды — когда надо точно и далеко измерить.

  • j.k.

    еще как вариант применения — тревожная сигнализация (не слишком практично, но ..)

  • Anon

    Жалко для офтальмологии не подойдёт.

    Как только у попаданца начнёт набирать обороты урбанизация, так резко подскочит количество людей с диабетом и миопией.

    Нет, проблемы со зрением и диабет были известны ещё в античности, это правда; но количество детей с диабетом 1 типа и с проблемами со зрением резко растёт в 19-20 веке, а количество взрослых с диабетом 2 типа резко растёт с увеличением доступной еды, ожирения, снижением уровня физ. активности и т.п.

    В обоих случаях поможет прижигание сетчатки, правда по разным причинам.

    При миопии из-за изменения формы глазного яблока сетчатка не может адаптироваться к таким изменениям, поэтому появляются разрывы и отслойки сетчатки, в которые проникает внутриглазная жидкость и сетчатка с концами отваливается от внутренней поверхности, приводя к полной слепоте. Если поймать разрыв до того как сетчатка отвалится, то можно приостановить процесс. По краям разрыва наносятся ожоги (при помощи сфокусированного солнечного света, дуговой лампы, ксеноновой вспышки или лазера), чем меньше тем лучше, после чего ожоги повторяют судьбу остальных ожогов — они заживают, оставляя шрамы. Но т.к. ожог идёт глубже чем сама сетчатка, то получившийся шрам прикрепляет сетчатку к лежащим ниже слоям. Т.к. всё это в основном происходит на периферии, то в повседневной жизни это малозаметно. Тем не менее, чем меньше ожог, тем менее заметны последствия для пациента. Снижение ночного зрения уж точно можно пережить.

    С диабетом сложнее. Из-за нарушения обмена веществ в сетчатке вырастают новые сосуды, но растут они прямо по поверхности, часто врастают прямо во внутриглазную жидкость и почти со 100% вероятностью они лопаются и кровоточат. После нескольких таких эпизодов также наступает слепота. Тут уже сложнее — жечь центральное поле зрения не стоит, пациент вам за наличие слепых точек прямо в той части, которой он смотрит на вещи (попробуйте читать не ту строчку в книге, на которую вы смотрите) не скажет. Поэтому если сосуды уже вросли в центральную зону, то ожоги аккуратно наносятся вокруг центрального поля, чтобы попасть по сосудам что идут в центр. Сосуды коагулируются и медленно исчезают. Если же сосуды только начинают расти, то решение настолько же гениально, насколько нетривиально. Ожоги (от 1000 до 6000 для лазера, для остальных типов вероятно гораздо меньше из-за большой площади светового пятна) наносятся по периферии. Потребность периферии в кровоснабжении падает, больше крови приливает к центру, рост ненормальных сосудов стопорится / замедляется.

    Ну и опухоли внутри глаза тоже можно жечь, кстати.

    • инженер

      а что попаданец теперь одновременно и инженер с золотыми руками и хирург экстра-класса?!

      • Anon

        Тут соглашусь, тем более что «Клинику доктора Попаданцева» с большой вероятностью однажды подожгут либо недовольные оттоком клиентов коллеги по цеху, либо неблагодарные клиенты.

        Тут тоньше надо, дескать собрал телескоп чтобы проверить какие ожоги солнце оставляет, смотрите! А потом уже при поддержке заитересованных лиц лечить желающих.

    • Квантовый Механик

      А почему бы не использовать лазер наоборот — в бою для ослепления врагов? Наличие у несанкционированно митингующих нескольких лазерных указок неплохо помогает при столкновении с милицией.

      • dan14444

        И потом удивляются, почему их менты калечат )).

        А по теме — для попаданца заведомо бесполезно, поскольку и сейчас приличных систем на ослепление нет. Поскольку если есть возможность обнаружить прицелиться — то можно просто застрелить.
        (слышал о попытках сделать противоснайперские устройства, но вроде не взлетело)

        • Йож

          Конечно, есть.
          Вообще, необратимо ослепляющее запрещено конвенциями. А поскольку «обратимо/необратимо» — вопрос мощности, условий и расстояний, докопаться можно до любой железяки. Поэтому на вооружении оно стоИт (у китайцев, как минимум, на новых тип.99 и их новых БТР, где-то в нише «Шторы» — сорвать наведение ПТРК), но особо такие штуки не рекламируют.

          Что до относительно малой эффективности — что есть, то есть. Тут примерно как с химическим оружием: как свинью стричь — шерсти мало, визгу много.

          • dan14444

            В борьбе с системами наведения ПТРК и ПЗРК насколько я понимаю — не в глаза светят а датчики с толку сбивают.

            • Йож

              По-всякому. «Штора» — да. Китайцы — глазки или камеру наводчику выжигают. А сирийцы недавно обкатали ещё более смешную штуку — мерцает настолько мерзко, что глаз сбоит на неё смотреть. Сбивает «предобработку» в глазу у наводчика.

              • dan14444

                Игрушки это, на мой взгляд (ну, кроме нишевого подавления датчиков).
                Если обнаружен супостат — туда должна отправиться граната, а не попытка ткнуть лучиком в зажмуренный глазик…

                А уж для попаданца — и вовсе… Только если он с готовым девайсом провалился, а ружжа нет.

    • dan14444

      Импульсный УФ для офтальмологии тоже можно присобачить, но проще дождаться гелий-неонки и СО2, которые имея перед глазами азотный прототип сделают очень шустро.

      • Йож

        Во-первых, нельзя: энергия импульса и качество луча не те. Всё-таки, там качественная длиннофокусная оптика нужна, и качество луча — тоже.
        А во-вторых, когда общая культура дойдёт до лазерной хирургии, определённо, лазер с нормальным резонатором собрать не такая уж проблема.

        • dan14444

          Насколько я знаю, импульсные УФки в офтальмологии применяются для поверхностных воздействий, так что никакой длиннофокусной оптики и т.д. И конкретно для этих задач апгрэйд пойдет уже на твердотельные, что совсем другая технология.

  • Йож

    Граната требует времени, чтоб долететь. Даже пулемёт нужно развернуть, даже пуля имеет время полёта.
    А ракета уже может лететь в танк, доли секунды для срыва наведения критичны.

    Данное применение точно не для УФ-лазера на атмосферном азоте — там мощность никакая и КПД — тоже никакой. Это просто к слову пришлось.

    • dan14444

      Ышшо раз (третий? четвертый?) — я ничего не имею против подавления датчиков той самой летящей ракеты.
      (Сложно, легко контриццо — но как противодействие наработанным массовым запасам — возможно. Самим фактом существования — заставит тратиццо на противодействие.)

      А вот выжигать глазки оператору — изврат.
      Поскольку если его засекли — его проще застрелить, и та секунда-две, на которую огнестрел медленнее — погоды не сделает. Как минимум потому, что лучом надо ткнуть именно в глаз. В отличие от гранаты, которую достаточно «не очень далеко» положить. Или пули, которой в любую часть тела ткни — и хрен оператор чего продолжит наводить.
      А лучом — только в глаз. А ить супстат ещё и копеечные очки с фильтром нацепить может. Или просто моргнуть :).

    • dan14444

      > Данное применение точно не для УФ-лазера на атмосферном азоте — там мощность никакая и КПД — тоже никакой. Это просто к слову пришлось.

      С мощностью как раз никаких проблем, да и с КПД ничего смертельного. А вот капризность этой штуки (к вибрациям, температуре, дыму наконец) — это проблема. Прозрачнось атмосферы — тоже, азот же…
      Ну, это помимо самой идеи «глазки жечь» 🙂 — для систем наведения, скажем…

  • dan14444

    Кстати об этом лазере… Нельзя ли на нем сделать девайсик для гравировки в глубине стекла, и гнать уникальную ювелирку — веке эдак в 18-19м?
    Импульсник жеж!

    • vashu1

      Думал об этом )

      Поглощение в стекле на 337 подходящее — http://okvsk.ru/uploads/posts/2016-07/1468502832_r7.jpeg

      Но из чего короткофокусную лизу делать? Она толстая будет, стекло всю мощность пожрет. Прикидки по мощности я искал — не нашел, в секрете держат.

      • dan14444

        Кварц вроде должен работать.

        • vashu1

          То еще удовольствие, плавить его да линзы из него полировать.

          Если уметь плавить кварц, то можно много чего интересного сделать. Вроде корпусов ламп. И прозрачности добиваться не надо.

          • dan14444

            Плавить — проблема, но линзы из природных кусков шлифовали с античных времён без всякой плавки

            • Линзы еще из осветленного янтаря делали. Не знаю, правда, насколько они хороши получаются, но для очков и прочей нехитрой оптики вполне хватало.

    • vashu1

      Любительских установок не находится, так что я думаю там много проблем

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>