问题

激光武器可以用镜子防御么?

回答
关于激光武器的防御,镜子确实是一个被广泛讨论也很有趣的话题。但情况比单纯用“镜子挡一挡”要复杂得多,也更有学问。让我来好好给你掰扯掰扯。

首先,得明白激光武器的原理。它不是一束会让你原地燃烧的闪电,而是一束高度聚焦的光。这束光能量巨大,而且非常集中,当它击中目标时,会将能量瞬间传递过去,导致目标表面升温、融化、汽化,甚至结构性破坏。你可以想象一下,把一个放大镜对准阳光聚焦在一点上,那个点很快就会冒烟。激光武器就是把这个过程的能量和精度放大了无数倍。

那么,镜子到底能不能防激光呢?答案是:有限的防御,而且非常有讲究。

镜子防御的基本原理:反射。

镜子最直接的防御方式就是利用其高反射率。理论上,如果能将激光束完全反射开,它就无法到达目标物体,自然也就无法对其造成伤害。这是最直观的想法,也是镜子在某些场景下能起到一定作用的根源。

但是,这里的“镜子”以及“反射”都有很多限制:

1. 激光的波长: 激光武器使用的激光波长是多种多样的,从可见光到红外线都有。不是所有材料对所有波长的激光都能提供高反射率。我们日常用的玻璃镜子,其镀膜(通常是铝或银)对可见光反射率很高,但对某些特定波长的激光,其反射效果可能就没那么理想了。军用级别的光学材料,比如专门设计的反射镜,会针对特定激光波长进行优化,以获得尽可能高的反射率。

2. 反射的质量: 镜子反射激光,关键在于“如何”反射。
漫反射 vs. 镜面反射: 如果镜子能像普通镜子一样实现镜面反射(specular reflection),将激光束以特定的角度反射出去,理论上可以阻止激光直接命中。但如果反射方式是漫反射(diffuse reflection),将激光能量分散成许多微弱的光束向四面八方散射,这在一定程度上也能降低单位面积的能量密度,但同时也会让反射的光线充满周围空间,可能对其他地方造成影响。
反射的角度: 要想成功偏转激光,镜子必须以精确的角度朝向激光源。这意味着防御方需要实时探测到激光的来袭方向,并调整镜子的角度,这在战场瞬息万变的状况下是非常困难的。而且,如果激光源有多束,或者攻击角度变化,单一的镜子防御体系就显得力不从心。

3. 激光的功率与持续性: 即使是高反射率的材料,当承受足够强大的激光照射时,也可能会达到其承受极限。
热效应: 即使大部分光被反射,但总会有少量的光被吸收,转化成热量。当激光持续照射,并且能量密度极高时,即使是反射镜自身也会被加热。如果加热速度超过散热速度,镜面材料可能会变形、熔化、烧毁,从而失去反射能力。尤其是镀膜层,通常比基底材料更脆弱,更容易被烧毁。
烧蚀效应: 非常强大的激光,甚至可能直接“烧蚀”掉镜面材料,使其表面粗糙化,失去镜面反射能力。

4. “防弹镜子”的局限:
靶向性: 很多时候,激光武器的瞄准非常精确,它会直接锁定目标的要害部位。而镜子作为一种被动防御,需要主动去迎合激光的攻击。如果激光束足够快,或者攻击的是一个大面积的目标,用镜子去“拦截”就变得非常困难。
防护范围: 要想完全保护一个载体(比如飞机、战舰),需要覆盖住所有可能被激光攻击的区域。这会导致需要大量的镜面材料,增加了载具的体积、重量和复杂性。而且,这些镜子本身是否会成为新的被攻击目标,也是需要考虑的。

更实际的防御手段:

因此,在实际的军事应用中,纯粹依赖“镜子”来防御激光武器是远远不够的。更有效的防御策略通常是综合性的,包括:

主动防御系统: 比如使用另一束激光或者高能粒子束来干扰、破坏来袭激光束的传播路径,或者直接摧毁激光武器本身。
烟雾和气溶胶: 释放特殊的烟雾或气溶胶,可以散射和吸收激光能量,降低其效能。这些材料通常比镜子更易于部署,且能形成大范围的屏障。
隐身技术: 降低自身被激光探测到的概率,或者让激光难以锁定精确的目标。
装甲与材料科学: 使用能承受激光攻击的特殊材料,或者在关键部位加装厚重的装甲来吸收或抵消激光能量。
机动规避: 通过快速的机动动作,使来袭激光难以持续照射同一部位。
定向能武器的对抗: 就是用我方的定向能武器去打对方的定向能武器,这在未来的战场上会是常态。

总结来说,镜子理论上可以防御激光,但它并非万能的“盾牌”。 它更多地是作为一种光学手段,通过反射来改变激光的传播方向,从而避免直接损伤。然而,这要求镜面材料在光学性能(特别是对特定激光波长的反射率)、热稳定性、抗烧蚀性等方面都达到极高的标准,并且需要配合精密的跟踪和转向系统。在面对高功率、高精度、多种波长的激光武器时,单纯依靠镜面反射来防御,其有效性会大打折扣。更先进的防御体系往往是多种技术的组合应用。

希望我这么详细的解释,能让你对激光武器防御的复杂性有一个更清晰的认识!

网友意见

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最高票的回答有错误。

对于我们平常用的镀银膜的镜子来说,不是只能反射可见光,它可以反射的波段是在400nm到2um左右(不知道记错没有)。

所谓的反射光,不论对于什么物体来说,都有一定的反射能力和吸收能力,对于不同的光,同一种物体也会有不同的反射能力和吸收能力。

对第二高票的回答,也有点要补充的。对于我们常见的激光焊接和切割来说是能量的吸收问题,能吸收到那么多的能量才能焊接和切割,如果材料不吸收的话是无法进行切割和焊接的。但是对于峰值功率高到一定程度后,会产生一系列的非线性效应,就不是简单的能量吸收的问题了。

P.S. 之前想的是,光的反射吸收其实也是电磁波在物体中的传播问题。菲涅尔公式可以解决。但是在非线性效应中,比如电子被激发,材料表面形成等离子体挥发掉,光的吸收又呈现出粒子性,怎么统一两个过程又是一个很有意思的过程。才疏学浅,暂时解释不了。

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2020.4.22更新,欢迎大家阅读我的翻译文章《那场从未开始的星球大战--苏联天基激光航天器研制历程》:

最后面更新了苏联激光试验的纪录片段(GIF截图)


说激光武器不谈功率都是“耍流氓”,就现在已经应用的激光武器或者说高能激光,入门级都是100千瓦起(一般用于叙述连续激光)。各种原理理论其它回答已经解释得差不多了,我就发几个实效,苏联高能激光试验的结果.


三张高能激光对镜面照射效果,其中最后一个厚度400毫米,粉碎性效果。

高能激光照射后的金属板,融出两个大洞,距离分别是875米和1050米。

高能激光照射后的15厘米厚度金属体,直接洞穿。


以下动图截取自俄罗斯纪录片《Тайны забытых побед. 36. Повелители луча》,展示了激光试验的效果:


脉冲激光试验,直接冲(炸)掉了一块。

脉冲激光试验,可以直观感受一下。

连续激光试验。

连续激光试验,直接点燃,后面是对直升机发动机进气道照射。

连续激光,应该是飞机的机头(雷达罩)或者是导弹外壳?


迄今为止唯一公开的苏联“三棱刺”实验用激光坦克测试影像(原片的这段给人剪辑或摆拍的样子,大概是为了保密吧),使用脉冲激光器,不过功率不是很大,只用来干扰和损害光学器件的样子(提示下脉冲激光和连续激光的差异,前者一般用焦耳计,后者一般用瓦特计。不过在考虑毁伤效果时,脉冲激光需要计算两个数据,通过脉冲能量和频率计算平均功率,通过脉冲能量和脉宽来计算峰值功率。然后再用两个数据对比介质的激光损伤阀值得出结果)。

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这个问题有点像:人类可以造一个黑洞罩住核聚变,然后享用不尽的能源。

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