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Wie wirken Laser?

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  • Wie wirken Laser?

    Plasma-Waffen sind, soweit ich das verstanden habe, recht schwer einzusetzen, da sich der Plasma "Strahl" nach dem Abschuss abkühlt/ausbreitet und über eine Gaswolke in einen Nebel verwandeln würde. Es sei denn das Plasma wird so schnell beschleunigt, dass es am Ziel ankommt bevor es sich verflüchtigt hat.

    Partikelstrahler sehe ich auch nen bissl kritisch. Was sollen die anrichten? Vielleicht könnte man mit Ionen nen elektronischen Kreislauf lahmlegen? Es sei denn die Teile die bei Disruptoren verfeuert werden existieren.

    Dann wären da noch Mikrowellen und radioaktive Strahlung...

    Aber zu meiner eigentlichen Frage, Lasern. Was kann ein Laser ca. maximal für Energie in einen Lichtstrahl stecken? Das Ding muss ja auch gekühlt werden, damit es nicht selbst schmilzt. Und vorallem, was ist die Wirkung von einen sehr starken Laser und wie kann man die kompensieren (auch spezielle Winkel für Totalreflektion?)?

    Kann man sich vor einen Laser mit einer verspiegelten Oberfläche schützen? Oder doch besser Keramik-Fliesen? Sind da "Kühlsysteme" sinnvoll? Über welche Entfernungen "fächern" Laser auf (da man sie nicht perfekt parallel ausrichten kann)?

    Daten die ich gefunden habe:

    Helium-Cadmium-Laser: Wellenlängen: 325 nm , Leistung: 200 mW auf 1 mm²
    (Mit 2-5 kW kann man 1,5 cm Edelstahl schneiden)

    Hitzeschutzkacheln (faserverstärkte Keramik): hält 1500 °C aus
    Reflektion von Spiegeln: ?

    Und wie wirkt nen Laser bei Spiegel/Keramik/Stahl. Zerschneidet er die Oberflächen? Läßt er sie explosionsartig verdampfen? Oder erwerbt sich die Oberfläche nach und nach?

    edit: noch was gefunden:

    Ausgangsleistungen von typischen Lasersystemen reichen von wenigen Mikrowatt (µW) bei Diodenlasern bis zu einigen Terawatt (TW) bei gepulsten Femto- oder Attosekunden Lasern mit externer Verstärkung.

  • #2
    Zitat von Phaidon
    Kann man sich vor einen Laser mit einer verspiegelten Oberfläche schützen?
    Ich denke schon, dass das möglich ist. Schließlich befinden sich im Inneren des Lasererzeugers ja auch Spiegel die das Licht im Resonator hin und her werfen bis es stark genug ist um auszutreten. Und dieser austretende Anteil des Laserlichts ist schwächer als der Teil, der im Inneren unausgekoppelt zurückbleibt.

    Zitat von Phaidon
    Und wie wirkt nen Laser bei Spiegel/Keramik/Stahl. Zerschneidet er die Oberflächen? Läßt er sie explosionsartig verdampfen? Oder erwerbt sich die Oberfläche nach und nach?
    Der Laser überträgt ja Energie durch Photonen, diese treffen dann auf das Ziel und geben dort ihre Energie weiter, meist in Form von Wärme. Wie das Ziel genau reagiert, hängt vom Material und der eintreffenden Energie ab.
    "Für geniale Menschen ergeben sich die passenden Ereignisse von selbst. Sie sehen zwar aus wie Zufälle, sind aber eine Folge von Notwendigkeiten."

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    • #3
      Ich denke schon, dass das möglich ist. Schließlich befinden sich im Inneren des Lasererzeugers ja auch Spiegel die das Licht im Resonator hin und her werfen bis es stark genug ist um auszutreten. Und dieser austretende Anteil des Laserlichts ist schwächer als der Teil, der im Inneren unausgekoppelt zurückbleibt.
      Nicht bei allen, manche kommen auch vollkommen ohne Spiegel aus.

      Der Laser überträgt ja Energie durch Photonen, diese treffen dann auf das Ziel und geben dort ihre Energie weiter, meist in Form von Wärme. Wie das Ziel genau reagiert, hängt vom Material und der eintreffenden Energie ab.
      Nach Wikipedia spiegeln Metalle stark sodass der Wirkunsgrad recht gering wäre. Das schneiden funktioniert dann aber doch weil der Laser in der entstehenden Plasmawolke über dem Material in Wärme umgewandelt wird.

      Ich habe über Gaslaser gelesen, dass nach einem "Schuss" das Gas wieder gepumpt (aufgeladen?) werden muss. Also man wohl die Elektronen wieder auf nen höheres Energieniveau bringen muss. Der Schuss dauert nur nen Bruchteil einer Sekunde kann aber ne Menge Energie übertragen. Das "nachladen" geht aber so schnell, dass der Laser optisch ununterbochen aussieht?

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      • #4
        Zitat von Phaidon
        Partikelstrahler sehe ich auch nen bissl kritisch. Was sollen die anrichten? Vielleicht könnte man mit Ionen nen elektronischen Kreislauf lahmlegen? Es sei denn die Teile die bei Disruptoren verfeuert werden existieren.
        Was die anrichten sollen? HAst du mal was von Impulserhaltung gehört, oder davon, was Mikrometeoriten mit Satelliten anrichten? Es ist alles eine Frage des Impulses und der Impuls eines Körpers setzt sich aus der Masse und der Geschwindigkeit eines Körpers zusammen. Da es hier offensichtlich nicht über die Masse, sondern über die Geschwindigkeit geht, muss man einen Partikel nur stark genug beschleunigen und kann höllischen Schaden damit anrichten. Eine Gewehrkugel ist ja auch relativ klein im Vergleich zum Ziel

        Was Laser angeht, so müsste man da am besten die Farbe kennen. Dann kann man nämlich einen Schutzschild bauen, der genau diese Farbe rausfiltert. Das wird ja auch bei einigen Laserschutzbrillen so gemacht.
        Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
        endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
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        Der süßeste Mensch der Welt terra.planeten.ch

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        • #5
          Das Problem mit Lasern ist, dass sie innerhalb einer Atmosphäre extrem schnell an Energie (Wärme) verlieren. Es ist einfach zu viel Materie da, auf welche die Photonen treffen können.
          Vor einigen Monaten stand da was in der Zeitung von einer Laserkannone der Amis, die Granaten abschiessen kann (na also, Point Defense Laser gibt es ). Das Ding ist riesig (und braucht vermutlich sein eigenes Kraftwerk). Und eine Granate ist bekanntlich nicht unbedingt gepanzert.
          Laser hier auf der Erde als Offensivwaffe einzusetzen halte ich kaum für möglich.
          Im Weltraum allerdings verliert ein Laser viel weniger schnell an Energie.
          Wie er allerdings im Ziel wirkt kann ich nicht so recht sagen.
          Eine Kühlung der Panzerung halte ich für sinnlos. Die Energieübertragung wäre viel zu schnell. Das Zerspiegeln würde wohl auch kaum funktionieren, zumal es sehr aufwändig wäre eine spiegelnde Oberfläche auch spiegelnd zu halten (Staub, Mikrometeoriten...).

          Die einzige effektive Waffe, die ich mir für einen Kampf im All vorstellen kann wäre eine kynetische Rakete.
          Understanding the scope of the problem is the first step on the path to true panic.

          - Florance Ambrose

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          • #6
            Ich glaube nur irgendwie nicht das ein chaotischer Hagel von Molekülen mehr Schaden als ein für den Einschlag optimiertes Projektil anrichtet.

            Was Laser angeht, so müsste man da am besten die Farbe kennen. Dann kann man nämlich einen Schutzschild bauen, der genau diese Farbe rausfiltert. Das wird ja auch bei einigen Laserschutzbrillen so gemacht.
            Und der Schutzschild selbst geht dabei nicht kaputt? Wie funzt das? Ansonsten brauchen wir rotierende Laserfrequenzen
            Wie er allerdings im Ziel wirkt kann ich nicht so recht sagen.
            Wäre nur recht interessant. Könnte z.B. sogar nur durchaufhitzen das Raumschiff nen Hitzekollaps sterben, da es die Wärme nicht schnell genug abstrahlen kann?
            Eine Kühlung der Panzerung halte ich für sinnlos. Die Energieübertragung wäre viel zu schnell.
            Und was hälste von Keramikkacheln?
            Die einzige effektive Waffe, die ich mir für einen Kampf im All vorstellen kann wäre eine kynetische Rakete.
            Die man durch Laser vor dem Einschlag verdampfen kann?

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            • #7
              Wäre nur recht interessant. Könnte z.B. sogar nur durchaufhitzen das Raumschiff nen Hitzekollaps sterben, da es die Wärme nicht schnell genug abstrahlen kann?
              Nun wenn die Energieübertrageung schnell genug ist, würde die Panzerung durch die Ausdehnung förmlich explodieren. Alerdings brauchst du dafür ne Menge Energie, ka wo man die hernimmt.

              Und was hälste von Keramikkacheln?
              naja, auch der beste Metallkeramik (ob jetzt Metalloxyd oder Cermet) ist nicht hitzeunempfindlich. Darüber hinaus sind diese Stoffe sehr schwer und obendrein teuer.

              Die man durch Laser vor dem Einschlag verdampfen kann?
              erstmal treffen
              Wenn das Ding mit 15g beschleunigt und obendrein noch Kapriolen schlägt, schiesst deine PD mehrheitlich Löcher ins Vakuum.
              Understanding the scope of the problem is the first step on the path to true panic.

              - Florance Ambrose

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              • #8
                Zitat von Phaidon
                Ich glaube nur irgendwie nicht das ein chaotischer Hagel von Molekülen mehr Schaden als ein für den Einschlag optimiertes Projektil anrichtet.
                Chaotisch wäre der bei einem Partikelstrahler ganz sicher nicht, da das Wort "Strahl" ja bereits eine Bündelung impliziert.

                Was die Größe des Schadens angeht, so kann man ja ausrechnen, wie schnell sowas sein muss, um mehr Schaden anzurichten, als ein Projektil:

                Impuls = Masse * Geschwindigkeit.

                Wenn man nun davon ausgeht, dass man mindestens denselben Impuls haben will, dann muss die Geschwindigkeit exakt die geringere Masse ausgleichen

                v2 = m1 * v1 / m2

                Jetzt kommts halt drauf an, was man womit vergleicht und wie schnell das Atom oder das Molekül wird...

                Bei relativistischen Geschwindigkeiten kann so ein Partikelchen auch gerne mal schon direkt die Masse eines Projektils annehmen und hat mit der höheren Geschwindigkeit auch schon direkt den höheren Impuls...
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                • #9
                  Bei relativistischen Geschwindigkeiten kann so ein Partikelchen auch gerne mal schon direkt die Masse eines Projektils annehmen und hat mit der höheren Geschwindigkeit auch schon direkt den höheren Impuls...
                  Ich will eher auf folgendes hinaus. Wenn ich wirklich nur einzelne Moleküle Atome oder sogar vielleicht nur Atomteilchen verschieße gibt es ja tatsächlich nur die "normale" Wirkung. Also Impuls mit Wärmeentwicklung beim Einschlag. Bei kleinen Projektilen hingegen kann ich Dinge wie Hohlladungsgeschosse mit einbauen. Auch wird wohl bei einen Projektil (bei gleicher Geschwindigkeit wie bei dem Strahl) pro Zeiteinheit mehr Energie beim Einschlag wirken.
                  Das vorteilhafte am ersteren is wohl, dass die Projektile weniger Masse haben und man somit mehr von ihnen mitnehmen kann.
                  Übrigen, die Dinger wird man doch sicherlich magnetisch beschleunigen? Kann man die dann nicht einfach mit nen Magnetfeld ablenken?
                  Und wie war das nochmal mit nichtmagnetischen Gegenständen? Werden die in der Nähe von Magnetfeldern nicht auch geladen sodass sie ablenkbar sind?
                  Nun wenn die Energieübertrageung schnell genug ist, würde die Panzerung durch die Ausdehnung förmlich explodieren. Alerdings brauchst du dafür ne Menge Energie, ka wo man die hernimmt.
                  Einfach nen Fusionsreaktor mitnehmen^^.
                  naja, auch der beste Metallkeramik (ob jetzt Metalloxyd oder Cermet) ist nicht hitzeunempfindlich. Darüber hinaus sind diese Stoffe sehr schwer und obendrein teuer.
                  Aber möglicherweise hindern sie die Hülle daran zu explodieren und stattdessen platzen nur ein paar Kacheln ab.
                  erstmal treffen
                  Wenn das Ding mit 15g beschleunigt und obendrein noch Kapriolen schlägt, schiesst deine PD mehrheitlich Löcher ins Vakuum.
                  Also wenn man heute schon Artilleriegranaten im Flug mit nen Laser zerstören kann wird das wohl auch mit Raketen funktionieren, egal wie die fliegen.

                  Nur die Antwort die mich an meisten interessieren würde, was passiert wenn nen Laser auftrifft:
                  - Erwärmung, Schneiden oder Explosion... Oder ist das regulierbar, und sind speiegl oder Keramikkacheln vielleicht bis zu einen bestimmten Grad zum Schutz geeignet.

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                  • #10
                    was genau passiert hängt von mehreren Faktoren ab:
                    Material, Absolute Hitze des Lasers und seine Energiedichte.

                    Ein Laser wie er heutzutage in der Metallindustrie verwendet wird bringt das Metall an der Einwirkstelle zum schmelzen, allerdings ist ein solcher Laser eher schwach.
                    Ein Waffenlaser muss so viel Energie wie möglich in möglichts kurzer zeit auf einen möglich kleinen Raum konzentrieren. Daher bezweifle ich, dass es zu einem "Schneidprozess" kommt. Eine art Explosion währe wohl am warscheinlichsten.
                    Understanding the scope of the problem is the first step on the path to true panic.

                    - Florance Ambrose

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                    • #11
                      @ Phaoidon: Geladene Teilchen sind von Magnetfeldern ablenkbar. Das ist aber auch wieder eine Frage von der Stärke des ablenkenden Feldes und des Impulses. Ein sehr schnelles Teilchen ist schwerer abzulenken, als ein langsames und wenn das ausgehende Magnetfeld stark genug ist, das ablenkende zu überlagern, dann hilft das auch nicht viel.

                      Ja, man kann auch nichtmagnetische Gegenstände in gewisser Weise magnetisieren, das hat was mit Para- und Diamagnetismus zu tun, ist aber anders, als der Ferromagnetismus nur ein sehr schwacher Effekt.
                      Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
                      endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
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                      • #12
                        Was Hitzeschutzkacheln und Laser angeht...
                        In Fusionsexperimenten werden Laser benutzt um ein Target auf einige Millionen Grad zu erhitzen.... wie lange hält da wohl eine Hitzeschutzkachel die für 1500°C ausgelegt ist?
                        "Wissenschaft ist die einzige Wahrheit, die reinste Wahrheit"

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                        • #13
                          Zitat von FirstBorg
                          Was Hitzeschutzkacheln und Laser angeht...
                          In Fusionsexperimenten werden Laser benutzt um ein Target auf einige Millionen Grad zu erhitzen.... wie lange hält da wohl eine Hitzeschutzkachel die für 1500°C ausgelegt ist?
                          Das es nicht ewig hält ist ja klar aber vielleicht lebt das Schiff mit Kacheln 5 Sekunden länger?

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                          • #14
                            Ein Waffenlaser muss so viel Energie wie möglich in möglichts kurzer zeit auf einen möglich kleinen Raum konzentrieren. Daher bezweifle ich, dass es zu einem "Schneidprozess" kommt. Eine art Explosion währe wohl am warscheinlichsten.
                            Explosion triffts am ehesten, wobei das eigentlich eine Mischung aus bohren durch schmelzen und explodieren werden dürfte, da das Material bei den verwendeten Lasern wohl verdampfen dürfte. Und dieser schlagartig erzeugte Dampf muss ja auch irgendwo hin entweichen und wenn der nicht für eine Verpuffung reicht dann gibts immerhin einen Rückstoß beim Ziel *denk*
                            Jede Geschichte hat vier Seiten: Deine Seite, Ihre Seite, die Wahrheit und das, was wirklich geschehen ist.

                            Welten brechen auseinander, Formationen nicht.

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                            • #15
                              @ FirstBorg: Die Kacheln für Schutz vor Laser müssen ganz anders ausgelegt sein, als gegen (Reibungs-)Hitze. Gegen Laser hilft am besten eine Totalreflexion. In dem Fall wird dasTarget um axakt 0 °C erwärmt und alles bleibt im grünen Bereich.
                              Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
                              endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
                              Klickt für Bananen!
                              Der süßeste Mensch der Welt terra.planeten.ch

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