Сколько света слишком много?

Маг создал амулет света. Он излучает свет с одной стороны, и пользователь может контролировать цвет и интенсивность этого света.

Стремясь избежать злоупотреблений, маг ограничил амулет воспроизведением только длин волн в видимом диапазоне.

Возможно, менее умно, они не подумали поставить ограничение на количество света, которое может производиться одновременно.

Глупый вор заполучил амулет и начал увеличивать мощность. В какой момент их действия начнут вызывать заметные физические эффекты и каковы будут эти эффекты?

Я предполагаю, что в какой-то момент объекты станут достаточно горячими, чтобы загореться, радиационное давление начнет толкать объекты (и амулет) вокруг, и свет будет сиять через обычно непрозрачные объекты. Верны ли эти догадки, и есть ли другие опасности, которых должен опасаться мой вор?

Бонус: некоторые длины волн видимого света безопаснее других? Какие они?

Возможно, захочется добавить магический тег, или какой-нибудь педант придет и спросит, откуда берется энергия, и начнет указывать пределы преобразования энергии материи массы амулета. Альтернативно, скажем, оно исходит из подпространства или из следующей вселенной. Может вопрос актуален как есть, что думают люди?
Нет, я не думаю, что волшебная метка подходит для этого. Да, я использовал «это сделал волшебник», чтобы создать сценарий, но в ответах не должно быть никакой магии. «Как генерируется свет» не входит в рамки вопроса.
Я соглашусь с этим аргументом, звучит убедительно для меня. - Извините, что на вас вся мета, но теперь я счастлив.
Пожалуйста, не вносите правки, которые делают существующие ответы недействительными.
Название заставило меня подумать, что это должен быть вопрос «что, если». Собственно, уже есть: what-if.xkcd.com/13

Ответы (5)

Если свет, выходящий из амулета, хорошо коллимирован (т.е. он может формировать узкий луч, который не рассеивается, как лазер) и свет излучается непрерывно, а не импульсами, то то, что он будет делать, будет зависеть от апертуры (т.е. площадь поперечного сечения) амулета.

При диаметре 2-3 см (размером с наручными часами или медальоном) интенсивность от десятков до сотен ватт может вызвать временную/постоянную слепоту, если направить ее кому-то в глаза, а киловатт будет достаточно, чтобы поджечь легковоспламеняющуюся цель. 10 4 of W прорежет материал. Если излучение достигнет мегаватт, то поверхность мишени будет нагреваться и аблатировать так быстро, что это будет эффективно действовать как взрыв - мишень может быть отброшена назад, но это происходит из-за испарения на перегретой поверхности, а не радиации. давление. Где-то около 10 12 -10 14W воздух на пути луча почти мгновенно ионизируется и поглощает значительную часть энергии луча. Это было бы плохо для держателя амулета, так как это означает, что воздух прямо перед ним будет светиться ярче, чем поверхность солнца - держатель амулета получит очень сильный солнечный ожог.

При гораздо более высокой энергии луч может превращать материалы в плазму, разрушать атомные ядра и, в конечном итоге, превращать всю материю в суп из кварков, подобный тому, который образовался в первые несколько наносекунд после Большого взрыва. Радиационное давление теперь будет очевидным, но только если вы используете амулет в вакууме, иначе реакция с любым ближайшим веществом пересилит эффект. При бестолково более высокой энергии вы можете достичь планковского предела, за пределами которого физики могут только догадываться, но, скорее всего, плотность энергии будет настолько велика, что локальное пространство вдоль луча мгновенно схлопнется в черную дыру.

Если амулет испускает узкий луч — возможно, диаметром 0,1 мм, то все требования к мощности падают примерно на 4 порядка. Вероятно, тогда сложнее ослепить врага, но он все равно будет эффективен для разрезания/сверления предметов на расстоянии. Если он был импульсным, то относительная опасность для пользователя может быть снижена.

Если бы амулет испускал рассредоточенный широкоугольный многочастотный луч, как ручной фонарик, то с его владельцем случались бы плохие вещи (солнечные ожоги и взрывы в результате нагревания воздуха непосредственно перед амулетом) до того, как он нанесет большой вред любой цели, находящейся на расстоянии более нескольких десятков метров.

Если бы свет не был когерентным, все вещи, описанные для когерентного луча, все равно происходили бы, но с более высокой энергией, необходимой для воздействия на цель, и меньшей энергией, необходимой для «воздействия» на владельца.

@Penguino Хороший прогресс и детали. +1. Форматирование первого абзаца - ах, но это не имеет значения.
Почему когерентность луча влияет на эти вещи?
@aquirdturtle Когерентный луч может выходить через вашу «апертуру» почти точно параллельно, поэтому вы можете создавать и поддерживать почти карандашный луч, который не распространяется (сильно) с расстоянием. Если свет не когерентный, то он будет значительно распространяться и рассеиваться при выходе через апертуру луча. В действительности, конечно, даже когерентный луч рассеивается (со скоростью, определяемой шириной апертуры луча и частотой света), но разница между лазерной указкой и светодиодным фонариком должна дать вам хорошее представление о качественной разнице. между когерентными и некогерентными лучами.
@aquirdturtle Coherent = лазер. Не когерентный = лампочка.
@immibis Это просто неправда. Когерентность не является ни необходимым, ни достаточным условием для существования лазера.
@aquirdturtle Я ничего не могу найти о некогерентных лазерах и много вещей, предполагающих, что они излучают когерентный свет. Кроме того, очевидно, что он не перечисляет все достаточные условия, поскольку лампочки требуют большего, чем просто непоследовательность.
Сделать некогерентный лазер очень просто: вы берете усиливающую среду и освещаете ее некогерентным светом. У вас есть генерация, то есть усиление света за счет вынужденного излучения, но выходной сигнал некогерентный, потому что входной сигнал был некогерентным. Также очень легко взять некогерентный источник и сделать его пространственно и временно когерентным с помощью соответствующей пространственной и частотной фильтрации. Большинство лазеров когерентны, так как многие приложения используют когерентность, но это определенно не обязательно.

Черные дыры?

Ваш амулет может генерировать черные дыры. Учитывая радиус вашего амулета р с мы можем вычислить количество массы, необходимое для коллапса в черную дыру.

М "=" с 2 2 г р с

Но ваш амулет производит свет, а не массу. К счастью, Эйнштейн может помочь нам с эквивалентностью массы и энергии :

Е "=" м с 2

Итак, нам нужно:

Е "=" с 2 с 2 2 г р с

Это количество энергии, необходимое для создания черной дыры. Если бы ваша интенсивность составляла такое количество ватт (и свет не двигался), за одну секунду вы могли бы создать черную дыру.

Если вы хотите сияющей интенсивности, зная, что 4 π Стерадиан - это сфера:

Вт / с р "=" с 2 с 2 2 г р с 4 π

Вам нужно это количество Вт/ср (также известное как ватты на стерадиан ).

Или, учитывая, что кандела 1 683 Вт/ср:

CD "=" 683 * с 2 с 2 2 г р с 4 π

Это количество света, необходимое для создания черной дыры. Но, принимая во внимание, что свет движется очень быстро, вы должны получить этот результат за одну вспышку света, а не за одну секунду. В противном случае вам понадобится лучшая математика.

+1. Немного об отсутствии ограничений как бы просит об этом.
«Ваш амулет излучает так много света, что начал его поглощать»
Быстрый расчет показывает, что выходная мощность должна составлять около 1×10E42 Вт. Для сравнения, выходная энергия Солнца составляет 3,828×10E26, всего Млечного Пути — 8×10E36, а самый яркий известный квазар — 2×10E41.
@Александр, впечатляет! Это мощный амулет света! Могу я спросить, какой размер амулета вы использовали для расчетов?
Это будет где-то 6-7 см. Мой расчет не точен, я хотел увидеть только порядок величины.

Где-то в киловаттном диапазоне близлежащие объекты начнут заметно нагреваться и, возможно, даже загорятся (см., например, FlashTorch от Wicked Laser ). Это будет зависеть от их отражательной способности, материала, из которого они сделаны, времени пребывания луча и так далее.

Гораздо раньше вы получите временную слепоту от отраженного света. Мне не удалось найти надежный источник информации о требуемой интенсивности, но я получил приблизительную цифру в 14000 люмен (это около 150 Вт с высокоэффективными светодиодами, на которые похоже волшебное устройство) из данных о ядерные взрывы.

Радиационное давление вступает в игру намного позже .

Большое «если» зависит от качества света. Это может быть видимая октава, и все же это почти монохроматический когерентный лазерный свет.

Вы также можете решить проблему согласованности. Если свет когерентный, как прямой, так и отраженный свет будут подвергаться серьезному риску слепоты при гораздо более низких (субваттных) уровнях.
@ArcanistLupus Я отменил редактирование, поскольку оно сделало недействительными уже данные ответы.

В какой момент их действия начнут вызывать заметные физические эффекты, и каковы будут эти эффекты?

Проецирование света само по себе является физическим эффектом. Начиная с потока 0,0001 потока в темном месте света будет достаточно, чтобы увидеть его невооруженным глазом, что эквивалентно звездному свету в безлунную ночь.

Но вы, конечно, не это имели в виду.

Воздействие видимого света на вещи, помимо того, что делает их видимыми для нас, зависит от цели. В целом видимый свет может замедлять или, что чаще всего, ускорять химические реакции (вспомните поляроиды) и нагревать вещества.

Обычные лазерные указки обычно имеют мощность от 3 до 5 милливатт. Он может ослепить людей. Существует хроническое психическое заболевание, из-за которого люди ради забавы направляют такие лазеры на самолеты, и именно поэтому вы можете использовать очень небольшое количество света, чтобы унести сотни жизней очень мрачным образом.

Лазерная указка мощностью 100 милливатт с узкой шириной луча на близком расстоянии может поджечь спички и бензин, так что вы можете подражать этому. Большая мощность позволяет легче и быстрее поджечь вещи.

Действительно хороший момент. Воздействие видимого света на растения (например) довольно ярко выражено!!
Плюс один за хроническое психическое заболевание, хотя я думаю, что это может быть проявлением врожденной злобы.
«Существует хроническое психическое заболевание, из-за которого люди наводят такие лазеры на самолеты ради забавы» — кажется, это называется «быть мужчиной и придурком».
Лазеры мощностью 3 и 5 мВт не ослепят людей. Единственная причина, по которой некоторые дешевые китайские лазеры мощностью 5 мВт вызывают повреждение глаз, заключается в том, что на самом деле выходная мощность была намного выше. Но один красный лазер мощностью 3 или 5 мВт, если он действительно настолько силен, будет безвреден для любого, чьи глаза функционируют нормально.
@forest не могли бы вы продемонстрировать безопасность этих указателей на своих глазах?
@Renan Если вы заплатили мне за мое время и дали мне указатель, сертифицированный на мощность не более 5 мВт, тогда конечно.
Гораздо более вероятно, что пилоты уйдут на второй круг и приземлятся в каком-нибудь аэропорту, где вас нет.

Стремясь избежать злоупотреблений, маг ограничил амулет воспроизведением только длин волн в видимом диапазоне.

Некоторые другие ограничения, которые следует учитывать:

Амулет должен быть каким-то образом привязан к источнику энергии.
Либо этот источник энергии неограничен, либо ограничен. Limited будет давать фиксированное количество зарядов/использований. Неограниченный все еще может быть ограничен периодом перезарядки.

Вы также можете ограничить выход количеством энергии, которое может пройти от этого источника питания к амулету (что исключает появление черных дыр и мегаваттных импульсных лазеров).

Я ожидаю, что вы ищете более интересные ответы, которые уже даны, но это может помочь, если вы ищете баланс.

Я не ищу баланса. Я пытаюсь понять последствия созданной мной специфически неуравновешенной ситуации.
Сколько света слишком много?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v