¿Pueden las armas láser funcionar bajo el agua? [cerrado]

La dispersión de la luz es un proceso relativamente complicado.

En resumen, el haz se ensanchará y perderá potencia, lo que hará que funcione peor.

Ambos reducen la intensidad . Si lo desea, piense en la intensidad como presión, ya que tanto la intensidad como la presión están inversamente relacionadas con el área. Es decir, si dos haces tienen la misma potencia pero uno tiene una extensión más amplia y, por lo tanto , un área más grande , ese láser hará menos "daño". De la misma manera, una bala que golpea con la misma fuerza pero tiene una sección transversal más grande hará menos daño.

Ahora vamos a la dispersión :

Desafortunadamente, el agua no es realmente como los cristales, que difractan la luz en patrones. El agua y la mayoría de los líquidos son lo que llamamos amorfos. Aquí hay una imagen de Agua (amorfa) a la izquierda y Hielo (cristalino) a la derecha:

Básicamente, los átomos en un líquido amorfo hacen que la luz rebote en todas direcciones, se alinea muy poco y se dispersa.

El proceso principal que ocurre en la dispersión de la luz es la dispersión de Mie , pero una aproximación decente es la dispersión de Rayleigh .

Ignora todo lo que hay allí excepto el segundo paréntesis.

• En la dispersión de Rayleigh, la atenuación (pérdida de potencia) es proporcional a la inversa de la longitud de onda (lambda, que parece una Y invertida) a la potencia de 4 . Así es, tenga una longitud de onda corta y la atenuación se disparará . Si duplicamos la longitud de onda, aumentamos la atenuación por un factor de 16 , si la triplicamos, ¡aumenta por un factor de 81 !

Eso está muy bien, pero ¿cómo se ve? Bueno, eso depende del tamaño de las partículas en el agua. A menos que el agua esté completamente clara, se produce mucha más dispersión.

Aquí hay una comparación de la dispersión en agua clara y agua lechosa.

Entra por la derecha, se esparce en el líquido turbio y luego pasa directamente a través del agua clara. El patrón en el extremo izquierdo tiene un área mucho más grande a su alrededor donde la luz se ha esparcido.

Aquí hay otro donde podemos ver cómo la luz se esparce en el fluido 'turbio', y no llega tan lejos. Esta es la ampliación y la pérdida de poder de la que hablé al principio.

Para entender cómo interactúan las diferentes longitudes de onda con el agua y otras partículas, aquí hay algunos datos:

Como puede ver, se produce una gran dispersión de las partículas en el agua, pero no del agua en sí misma (otros factores influyen, y la diferencia entre el aire y el agua es importante en largas distancias en el agua).

Compararía este efecto de dispersión con convertir el rifle láser en una escopeta láser recortada mucho más débil . No tan potente pero con más difusión.

En resumen: sí, funcionará, pero no tan bien.

[Editar: según lo solicitado en wikipedia:

La absorción juega un papel mucho más importante en el agua clara y depende de qué modos de vibración excita la onda EM en la molécula. Ver aquí para más de una explicación. TL; DR si es algo más que luz visible, tendrá dificultades para pasar más de unos pocos centímetros a través del agua.

Las armas láser pueden funcionar a través del agua, pero no muy bien . La razón es que, como usted sugiere, la luz será absorbida por el agua y el objetivo, lo que hervirá el agua y causará todo tipo de problemas.

El agua pura tiene un coeficiente de absorción de aproximadamente 2*10 ^-2 /m, lo que significa que la mayor parte de la energía se absorberá después de viajar 50 m a través del agua, y eso si el láser tiene la longitud de onda óptima (azul-verde). El agua turbia u otros colores acortará considerablemente esta distancia. Entonces, bajo el agua, un láser es, en el mejor de los casos, un arma de corta distancia.

Las espadas láser en realidad no existen, por lo que está menos claro cómo interactuarían con el agua. Presumiblemente, hervirían el agua, lo que los haría bastante interesantes de usar, pero dependiendo de la física postulada del dispositivo, podrían suceder otras cosas. Por ejemplo, cualquier cosa que use contención magnética no funcionaría bajo el agua debido a la conductividad relativamente alta del agua.

Varias armas de partículas atravesarían el agua un poco mejor de lo que atravesarían una pared; hay aproximadamente el mismo número de átomos allí para colisionar. Se supone que cualquier cosa que dispare "rayos" normalmente es algún tipo de arma de partículas (por ejemplo, plasma confinado magnéticamente).

El medio siempre influye en el rendimiento de un arma, pero eso no es un hecho: los diseñadores de armas pueden cambiar el diseño para equilibrar las fortalezas y debilidades de una manera diferente. Tenga en cuenta que nunca puede diseñar el arma "perfecta" porque siempre hay una compensación. Desafortunadamente, la mayoría de los autores no son conscientes de este delicado equilibrio o las limitaciones de tiempo hacen que sea imposible hacerlo. Así que la mayoría de las armas en las películas y libros de ciencia ficción simplemente no tienen sentido o están completamente desequilibradas.

Para Star Wars, se utilizan blásters , pero no está muy claro qué es un "bláster", aparte de que se puede configurar en diferentes niveles de potencia para causar daños que van desde "aturdimiento" hasta fuertes explosiones.

Tienen algunas características de un arma de plasma, pero no lo son. El plasma tiene una fuerte necesidad de dispersarse, por lo que necesitaría algo para mantenerlo unido (enfocado) y ese algo tiene que ir con el plasma. Hay configuraciones de plasma que se autoestabilizan pero habrá que ver cuáles son sus límites.

Además, la cantidad de energía que puede poner en un plasma tiene un límite superior. De hecho, es mucho más simple construir un arma láser más poderosa, pero los láseres reales funcionan de manera completamente diferente a lo que puedes ver en cualquier película. Con la cantidad de energía disponible para un crucero de batalla de Star Wars, podría construir fácilmente un láser de varios megavatios. Ese láser podría atravesar cualquier cosa (otras naves, lunas, planetas) en un tiempo razonable y no habría defensa contra él.

Los escudos no pudieron detenerlo porque el láser lleva toda su energía a un lugar muy pequeño, por lo que toda la superficie del escudo debe poder soportar esa cantidad en cada lugar. Podría intentar construir un escudo que se pueda "concentrar", pero luego vengo con dos láseres. Si pudieras alimentar un escudo de este tipo, sería un desperdicio porque podrías usar la misma energía para alimentar cientos de láseres que simplemente expulsan a cualquier enemigo del cielo antes de que puedan dispararte, haciendo que el escudo sea inútil.

Eso sería desastroso para la historia: todas las batallas terminarían en unos segundos. El que llega a disparar primero gana. Sin hechos heroicos. Peor aún, las batallas se librarían a distancias de 100.000 km de altura, por lo que el enemigo no sería más que un punto parpadeante en un radar. Si miraras desde un barco de guerra, no verías nada más que espacio negro. Ningún ángulo de cámara sería capaz de captar la acción.

Así que toda la discusión es sobre una tecnología que no entendemos y que los inventores tampoco entendieron nunca. Es un medio para crear tensión a medida que avanza la historia, nada más. La física y la lógica tal como la entendemos tiene que pasar a un segundo plano detrás del suspenso y las exigencias de la historia.

Según los libros registrados en el canon de Star Wars por el propio George Lucas, antes de que redefiniera este canon con el advenimiento de su caricatura de Clone Wars, los blasters y los sables de luz se acortaban cuando entraban en contacto con cuerpos de agua. Las gotas como la lluvia y las salpicaduras no tenían otro efecto que chisporrotear. (Los sables de luz y los láseres se queman calientes, no solo brillantes). Según los libros, el contacto con el agua creó una especie de circuito de retroalimentación que cortocircuitaría los sables de luz y los blásteres. (si los blasters estuvieran bajo el agua, eso es). Dicho esto, estoy seguro de que hubo blasters que podrían haberse modificado de alguna manera para que funcionen bajo el agua. Sin embargo, no hubo casos de sables de luz trabajando bajo el agua hasta el advenimiento de esa temporada de Clone Wars.

George Lucas cambió muchas cosas para esta caricatura que ya eran consideradas canon, a través de libros que fueron autorizados por él. Mi conclusión es que simplemente no leyó nada del material que llamó canon, y no escuchó a sus fanáticos cuando revelaron que estas cosas se contradecían entre sí.

Un ejemplo sólido de cortocircuito de sables de luz se puede encontrar a lo largo de la serie Jedi Apprentice.

El láser puede ir en medio de agua como puede ir en medio de aire. La única condición es que el medio dado no debe absorber la luz láser. Si un medio no absorbe luz láser, su temperatura no aumentará o no hervirá.