Мог ли сжечь корабли Архимед?

Мог ли сжечь корабли Архимед?

Многие тысячи лет назад люди мечтали пере­давать энергию света на большие расстояния. Из глубины веков дошла до нас легенда о том, как Архимед с помощью зеркал сжег вражеский флот, стоящий на якорях около города Сира­кузы. Идею «луча смерти» использовали и со­временные писатели. В романе Герберта Уэллса линкоры боровшихся сними англичан. В романе А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гари­на» так же уничтожается вражеский флот.

Но передача световой энергии на расстояние гораздо важнее для человечества в мирной жизни. Светом можно было бы резать алмазы и туго­плавкие металлы. В определенных условиях могут оказаться незаменимыми оптический телефон, оптический локатор, оптический микрофон.

В большинстве приборов оптической связи важно создать наибольшую освещенность на возможно большем расстоянии. Освещенность поверхности — это поток лучистой энергии, падающий за секунду на единицу площади осве­щаемой поверхности. Получить большую осве­щенность на очень далеком предмете — это значит создать на нем высокую концентрацию энергии. Для этого необходим источник света высокой яркости.

Понятие яркости самое сложное и самое важ­ное в фотометрии. Рассмотрим две плоские пло­щадки S₁ и S₂, расположенные перпендикуляр­но оси О-О (рис. 15). За площадкой S₁ поместим светящийся плоский источник Q. Световые лучи проходят одновременно через площадки S₁ и S₂. Объем однородной среды, заполненный световой энергией, ограничен линейчатой поверх­ностью, т. е. поверхностью, образованной движе­нием прямой линии и этими площадками. Расстоя­ние между S₁ и S₂ равно l. Поток лучистой энер­гии, проходящий от площадки S₁ к площадке S₂, пропорционален произведению площадей обеих площадок и обратно пропорционален квадрату расстояния l. В самом деле, если S₂ удалить от S₁ на расстояние в k раз большее, чем l, то от площадки S₁ на площадку S₂ будет падать поток энергии в k² меньший. Таким образом, поток энергии Ф равен

Освещенность Е, создаваемая любой оптиче­ской системой на большом от нее расстоянии l, определяется формулой

В этой форму­ле S — площадь линз (или зеркал) оптической системы, k — коэффициент, показывающий, ка­кую часть лучистой энергии пропускает она. В формуле этой содержится глубокий физи­ческий смысл: освещенность на большом расстоя­нии определяется размером оптической системы и яркостью источника света, причем размеры источника не играют никакой роли. Величина

Подсчитаем, например, какова должна быть яркость источника света, чтобы с помощью оптической системы площадью 1 м² создать осве­щенность Е в 100 раз большую, чем освещенность Земли Солнцем в полдень. Расстояние от ис­точника света — 10 км, S=1 м². Солнечная постоянная — 0,14 вт/см². Следовательно: Е=14 вт/см².