Phạm vi laser

34

KVANT 2018/№9

Phạm vi laser

S. DVORYANINOV

Trong một lần thảo luận về nguồn gốc của toán học tại một cuộc họp của Hiệp hội Toán học Pháp, tôi đã nói rằng toán học là một bộ phận của vật lý, giống như vật lý, là một môn khoa học thực nghiệm: điểm khác biệt duy nhất là trong các thí nghiệm vật lý thường tốn hàng triệu đô la, còn trong toán học, chúng chỉ tốn vài rúp. V.I.Arnold. Toán học là gì?

TRONG CHIẾN TRANH THẾ GIỚI THỨ HAI, các phi công Anh đã lên kế hoạch cho một cuộc đột kích ban đêm, cuộc đột kích này phải được thực hiện ở độ cao cực thấp - khoảng 20 mét. Điều này giúp máy bay không bị đối phương phát hiện và khỏi hỏa lực phòng không. Nhưng làm thế nào phi công có thể duy trì độ cao thấp và ổn định này? Được biết, độ cao có thể được xác định bằng máy đo độ cao khí áp - áp suất khí quyển càng cao, áp suất khí quyển càng thấp. Nhưng ở độ cao thấp, các thiết bị này không cung cấp độ chính xác cần thiết. Ví dụ, bây giờ chúng ta đã biết về phạm vi laser của Mặt trăng. Một chùm tia laser hướng vào bề mặt của nó và tín hiệu phản xạ được thu bởi máy thu trên Trái đất. Qua

khoảng thời gian để tín hiệu truyền tới lui thì khoảng cách tới Mặt Trăng được tính toán. Kể từ những năm 1970, độ chính xác của việc đo khoảng cách này đã đạt tới 2–3 cm. Trong trường hợp này, các tấm phản xạ góc lắp đặt trên Mặt trăng được sử dụng. Đo khoảng cách bằng laser là một trường hợp đặc biệt của định vị bằng tiếng vang. Sóng được gửi đi và sau đó phản xạ có thể là sóng âm thanh, sóng siêu âm hoặc sóng vô tuyến. Các thiết bị tương ứng là radar, sonar, sonar, máy đo tiếng vang, máy dò khuyết tật và thiết bị siêu âm y tế. Nhưng chúng không được phi công Anh sử dụng. Mọi thứ đơn giản hơn nhiều, ở cấp độ hình học của trường. Trên thực tế, bài toán được rút gọn thành việc dựng một hình tam giác bằng cách sử dụng một cạnh và đường cao vẽ vào nó. Trên thân máy bay - ở mũi và đuôi - có gắn hai đèn rọi, chùm tia của chúng có thể hướng xuống dưới theo bất kỳ góc nào so với máy bay. Kết quả là một hình tam giác có một cạnh bằng chiều dài của máy bay và hai góc kề nhau. Rõ ràng là các góc này có thể được chọn sao cho chiều cao của tam giác bằng với độ cao bay h đã cho. Điều này tương ứng với thực tế là các chùm đèn pha giao nhau ở khoảng cách h tính từ thân máy bay. Khi đó, trong một cuộc tác chiến thực sự của Anh, h = 18,5 m. Và độ chính xác như vậy đã đạt được. Các góc cần thiết cho đèn chiếu đã được tính toán trước. Trong một chuyến bay trên máy bay ở độ cao tùy ý, người điều hướng nhìn thấy hai đốm sáng bên dưới trên mặt đất hoặc trên mặt nước. Vị trí tương đối của chúng phụ thuộc vào độ cao chuyến bay. Nhìn họ, hoa tiêu đưa gợi ý cho phi công để thay đổi độ cao. Độ cao cần thiết đạt được khi hai điểm sáng hợp nhất thành một. Thực sự đơn giản và hiệu quả!