Акустический лазер
Feb. 16th, 2014 04:30 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
dslavaСпорим про новую энергетику. вброшена идея акустического лазера. Световой лазер - луч, который не рассеивается. Вопрос - можно ли сделать аналогичный луч из воздуха?
Запись сделана с помощью m.livejournal.com.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-02-16 01:58 pm (UTC)Длина волны звука низких частот (порядка 300 Гц) - будет порядка 1 метра.
Соответственно, для углового расхождения в 0.0001 рад (как у очень хорошего лазера) выходная диафрагма ("диаметр динамика") должна будет иметь размер порядка 10 000 м (10 км), при этом эта гигантская мембрана должна будет двигаться абсолютно синхронно.
Повышая частоту звука - снижаем требования к размеру динамика, но не к синхронности движения мембраны здоровых размеров.
no subject
Date: 2014-02-16 03:07 pm (UTC)no subject
Date: 2014-02-16 04:19 pm (UTC)no subject
Date: 2014-02-16 05:43 pm (UTC)Можно ли будет так передавать знАчимую энергию на расстояние?
no subject
Date: 2014-02-17 04:09 am (UTC)0) Для понимая: Николай дал ссылку на САЗЕР, работающий в твердом теле. В этом случае "звуковая волна" (процесс распространения фононов) может быть как продольной, так и поперечной. И атомы в твердом теле стоят плотно-плотно (условно, 0,1 - 0,5 нм между соседями).
1) В газовой среде ситуация иная - у нас остались только продольный звуковые волны в разреженной среде (расстояние между соседними атомами существенно больше их размеров). А еще появилось ограничение по частоте звуковой волны, грубо говоря, пока один атом не долетит до другого, волна распространяться не будет. Возьмем длину свободного пробега порядка 60 нм (воздух, нормальные давление и температура). Берем скорость звука за 300 м/с и получаем 5 ГГц как граничную частоту распространения звуковой волны. Значит, казалось бы, нам нужен излучатель всего размерами всего лишь 0,0006 м = 0,6 мм. Допустим, отступим на порядок от граничных значений, пусть частота будет 0,5 ГГц, тогда размер "слабо расходящегося" источника может быть порядка 6 мм. Казалось бы победа, но.
2) Мы (грубо) рассмотрели только процесс распространения звуковой волны и только дифракционное ограничение на расхождение звукового луча. А теперь попробуем закачать туда энергию. Для этого мы должны колебать макроскопическое тело (диаметром 6 мм или более) с частотой 0,5 Ггц и при этом линейная скорость этого тела не должна превышать 300 м/с (иначе выйдем на сверхзвуковой режим - режим ударной волны, и все наши выкладки потеряют смысл).
3) Теперь пускай у нас 10% эффективность (значение взял с потолка, скорее всего оно завышено на НЕСКОЛЬКО* порядков) передачи кинетической энергии "колебателя" в звуковую волну. Кинетическая энергия равна 0.5 * масса*скорость*скорость. Скорость берем 300 м/с и получаем значение "излучаемая энергии"/"массу колебателя" равное 0,1 (эффективность) * 45 000 Дж/кг = 4 500 Дж/кг. То есть, если мы даже мы как-то раскачали 1 кг на частоте 0,5 ГГц, то сможем излучать энергию достаточную только для работы пары чайников.
4) А энергию надо еще принять. Тоже не со 100% эффективностью, и, боюсь даже не с 10%, а гораздо, гораздо меньшей.
5) В итоге, знАчимую энергию по воздуху можно передавать с помощью ударной волны. Вплоть до сноса зданий :-) Но есть нюанс, такому скачкообразному процессу (почти дельта функции), соответствует широченный (почти бесконечный) частотный спектр. То есть слаборасходящимся сделать его практически невозможно.
* Например, колебания струны затухают довольно медленно - явно больше чем за 10 периодов колебаний, а значит эффективность передачи кинетической энергии струны в энергию колебаний воздуха существенно (на порядки) хуже 10%. А значит, и на пару чайников закачиваемой энергии может не хватить :-)
no subject
Date: 2014-02-20 02:16 pm (UTC)