Инфракрасные лучи в военном деле

«ИНФРАКРАСНЫЕ ЛУЧИ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ»

Трудно переоценить значение школьных вечеров физики и техники. Они расширяют и углубляют знания учащихся, полученные на уроке, позволяют показать применение физических знаний на практике, помогают формировать умения и навыки, самостоятельной работы, повышают интерес к пред­мету и научно-технической деятельности.

Вечера физики на военную тематику спо­собствуют решению этих же учебно-воспи­тательных задач, но имеют и свои специфи­ческие цели и особенности. Рассмотрение физических основ военной техники и озна­комление учащихся с использованием в во­енном деле знаний по физике, полученных на уроках, являются составной частью во­енно-патриотического воспитания.

Если на уроке учитель может использо­вать небольшой по объему и тесно связан­ный с изучаемым материал военной тема­тики, то в программу вечера можно вклю­чить более обширные и разнообразные све­дения: сообщения из истории развития во­енного дела и военной техники, рассказы о современном оружии, биографии совет­ских ученых и конструкторов, работавших в области военного дела.

Целесообразно посвящать вечер какой-то определенной физической теме, получившей широкое отражение в военном деле. Одной из них может быть тема «Инфракрасные лучи». Хотя область использования ин­фракрасных лучей в мирных целях посто­янно расширяется (сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, прогре­вание тканей живого организма и термо­диагностика, фотографирование объектов в тумане и темноте и др.), все-таки более широкое применение они находят в воен­ной технике. Исходя из этих соображений, мы решили провести в нашей школе физи­ческий вечер «Инфракрасные лучи в воен­ном деле» и построить его по такому плану:

I. Доклады и сообщения:

«Физика — важнейшая союзница - военной техники», «Невидимые лучи», «Инфракрасная система свя­зи», « «Теплопеленгаторы»; «Ракета находит, преследует и поражает цель», «Инфракрасные приборы в космосе», «Фотографирование в инфракрасных лучах», «Можно ли видеть в темноте?».

II. Викторина «Вопрос— в шутку, от­вет - всерьез».

1. Просмотр кинофильма «Народа вер­ные сыны».

IV. Наблюдение в темноте с помощью прибора ночного видения. Приведем краткое содержание докладов. В сообщении «Физика — важнейшая со­юзница военной техники» говорилось, что армия всегда была и остается активным «потребителем» достижений научно-техни­ческого прогресса. Военное дело использует успехи почти, всех отраслей знаний, но боль­ше всего физики, причем на всех этапах его развития.

Какой бы новый вид оружия ни создавал, человек, он неминуемо опирается на физические законы: рождалось первое артилле­рийское орудие — приходилось учитывать законы движения тел (снаряда), сопротив­ления воздуха, расширения газов и дефор­маций металла; создавались подводные лодки — и на первое место выступили за­коны движения тел в жидкостях, учет ар­химедовой силы; ставилась, задача обна­ружения воздушных "целей ночью, за обла­ками — приходилось обращаться к законо­мерностям распространения и отражения радиоволн; роль физики в военной технике еще более возросла, когда армии стали оснащаться ракетным и ядерным оружием.

В докладе отмечались заслуги выдаю­щихся русских и советских ученых: С. А. Чаплыгина, А. С. Попова, К. Э. Циол­ковского, С. П. Королева, с именами кото­рых связано развитие не только различных областей науки, техники, на и военного дела.

Подчеркивалась огромная роль связи, телевидения и оптики для решения военных задач.

В докладе «Невидимые лучи» говорилось об истории открытия, свойствах и источни­ках инфракрасных лучей. Ставились отдель­ные опыты с ними — обнаружение, отраже­ние и преломление инфракрасных лучей, сигнализация [7, с. 391—397]*.

Наши органы зрения, отмечалось в этом докладе, воспринимают электромагнитные излучения с длиной волны 0,4---0,76 мкм, а диапазон длин инфракрасных волн состав­ляет 0,76---500 мкм. Это делает их неви­димыми.

Свойства инфракрасных лучей в основ­ном не отличаются от свойств видимого света. Однако у них есть характерные особенности: инфракрасные лучи проходят через такие непрозрачные для видимого света материалы, лак картов, черная бумага, тонкий слой эбонита (длинноволновое инфракрасное излучение проникает даже через асфальт); по сравнению с видимыми инфракрасные лучи менее подвержены по­глощению и рассеянию атмосферой при на­личии в ней «яма, дождя, слабого тумана; с помощью инфракрасных лучей можно по­лучать изображение сравнительно мелких объектов, чего не могут дать радиоизлуче­ния, так как их длина больше, чем инфракрасных лучей. Эти особенности и пред­определили использование последних в воен­ных целях.

Хотя источником инфракрасных лучей мо­жет быть любое тело, имеющее температу­ру выше абсолютного нуля, однако для по­лучения их используют сильно нагретые те­ла, поскольку с повышением температуры интенсивность инфракрасного излучения резко возрастает. Из общего потока излуче­ния нужную инфракрасную область спектра выделяют специальными светофильтрами.

Установлено, что при нормальном накале нити электрической лампы около 90% всей лучистой энергии приходится на инфра­красные лучи. В военном деле в качестве источника инфракрасных лучей направлен­ного действия используется лампа-фара (рис. I), представляющая собой сочетание нити накаливания с отражающим парабо­лическим зеркалом. Ока состоит из стек­лянного баллона, задняя часть которого

выполнена в виде параболоида вращения 1 и изнутри покрыта слоем алюминия, нити какала 2 и цоколя 3; конструкция поме­щена в специальный корпус 4, имеющий спереди инфракрасный фильтр 5.

Далее была продемонстрирована работе такой лампы-фары.

Доклад «Инфракрасная система связи» посвящался применению инфракрасных лу­чей для создания оптической блокировки и «инфракрасного телефона». В нем подчер­кивалось, что возможность осуществления этих средств связи основана на физических свойствах инфракрасных лучей: прямолиней­ности распространения, невидимости, под­чинении законам отражения и преломления. Сообщалось также о светоговорителях, при­менявшихся во второй мировой войне.

В докладе «Теплопеленгаторы» говори­лось о принципе действия и назначении этих устройств. Сообщалось, что с помощью теплопеленгаторов можно обнаруживать самолеты, танки, корабли и стреляющие орудия по их тепловому излучению. Отме­чалось преимущество теплопеленгаторов по сравнению с радиолокаторами, заключаю­щееся в совершенной «скрытности» их дей­ствия: они улавливают излучение цели, не испуская сами никаких волн.

Принцип действия инфракрасных теплопеленгаторов рассматривался по схеме, изображенно на рисунке 2. Болометр 1 включается в одно из плеч измерительного

моста, а в остальные — резисторы R1, R2, R3, которые подбирают так, чтобы ток в диагонали моста при отсутствии излучения от цели был равен нулю. Для регистрации тока служит чувствительный гальванометр О. При облучении болометра инфракрасны­ми лучами его сопротивление изменяется и мост оказывается разбалансированным; по гальванометру течет ток, который сигнали­зирует о появлении- цели в «поле зрения» теплопеленгатора. Рассказ " сопровождался демонстрацией «поиск и обнаружение цели по ее тепловому излучению» при помощи модель теплопеленгатора с термосопротивлением [6, с. 102].

«Ракета находит, преследует и поражает цель». Это сообщение знакомило с инфра­красной головкой самонаведения реактив­ного снаряда на цель в конце полета. Рас­сматривались физические принципы данных устройств, их преимущества по сравнению с радиолокационными. Приводились приме­ры высокой точности попадания в цель реактивных. Нарядов с инфракрасными головками самонаведения. Один из вариантов конструкции головки поясняла при помощи схемы, показанной на рисунки 3,'На схеме изображены: I — обтекатель, 2- приемник инфракрасных лучей, 3 — параболическое приемное зеркало, 4 — усилитель инфра­красных сигналов, 5 — рули управления

снаряда. Демонстрировались действующая модель следящей инфракрасной системы, изготовленная учащимися [6, с. 232—236]. «Инфракрасные приборы в космосе». В сообщении говорилось об инфракрасных приборах, которые могут устанавливаться на искусственных спутниках Земли для раннего обнаружения баллистических ра­кет. В качестве примера приводился аме­риканский, спутник «Мидас», оснащенный инфракрасной аппаратурой. Отмечалось, что последняя может обнаружить ракеты в 'лю­бой точке земного шара (по их инфра­красному излучению) через минуту после запуска, а слежение за ракетой возможно примерно б течение 5 мин, пока работают ее двигатели. В этом плане наземные ра­диолокационные станции обладают значи­тельно меньшей эффективностью в связи с существованием «радиолокационного горизонта».

В докладе «Фотографирование в инфра­красных лучах» отмечалось, что этот процесс фотографирования не отличается от обычного, совершающегося при дневном свете. Однако требуется, чтобы объектив был изготовлен из стекла, хорошо пропу­скающего инфракрасные лучи, а фотопла­стинка чувствительна к ним (для этого в ее поверхностный слой добавляют спе­циальные вещества — сенсибилизаторы).

При фотографировании с инфракрасным фильтром рассеиваемые атмосферой сине-голубые лучи, дающие обычно на • пленке вуаль, задерживаются, и поэтому изобра­жение объекта получается более четким. Фотографирование в инфракрасных лучах дает возможность распознать замаскиро­ванные объекты, что очень важно для раз­ведки.

С помощью эпидиаскопа демонстриро­вались фотоснимки, сделанные в инфра­красных лучах.

В докладе «Можно ли видеть в темно­те?» рассматривались физические основы, принцип действия, устройство и примене­ние приборов ночного видения. Принципиальная схема одного 'Из таких приборов показана на рисунке 4. Объект 1

облучается инфракрасными лучами. Послед­ние, отразившись от него, попадают в объ­ектив 2 и фокусируются им на поверхно­сти фото катода 3 электроннооптического преобразователя 4, в результате чего соз­дается перевернутое изображение предме­та. Под действием энергии инфракрасных лучей из фото катода вылетают электроны, которые ускоряются электрическим полем (на участок «фото катод 3 — экран 5» по­дается высокое напряжение порядка 15 кв.), При своем движении к положительно за­ряженному экрану электроны проходят через электронную линзу 6, которая еще раз переворачивает изображение (теперь оно получается прямым по отношению к предмету). Электронный поток, попадая на лю­минесцентный экран, воспроизводит на нем изображение предмета. С целью увеличения последнего его рассматривают через окуляр 7.

Приборы ночного видения нашли широ­кое применение в военном деле в каче­стве прицельных устройств к стрелковому и артиллерийскому оружию; используются они и при вождении автомобилей и тан­ков ночью, а также для разведки в темноте.

Снайперский ночной прицел (рис. 5) пред­назначен для стрельбы из стрелкового оружия по различным целям ночью. В комплект входят: электроннооптическое устройство 1, инфракрасный прожектор 2, источники электропитания прожектора и преоб-

разователя 3, соединительный провод ' 4. Данное приспособление обеспечивает веде­ние точной стрельбы ночью с расстояния 80—100 м. Кроме того, оно позволяет унич­тожать прожекторы инфракрасных лучей, инфракрасные фары и сигнальные огни противника, а также наблюдать за кодиро­ванными сигналами связи [2, с. 140—141].

В заключение доклада демонстрировался отечественный ночной стрелковой прицел НАП-1, .который был передан нашей школе одной из воинских частей. Для рассказа о нем мы использовали материал, опубли­кованный в 'журнале «Военные знания» № 3 за 1973 г. (с. 40—41).

В перерывах между сообщениями пред­лагались задания военной викторины «Во­прос— в шутку, ответ—всерьез», а также демонстрировались опыты, поясняющие принцип действия некоторой оптической военной техники. Например:

Опыт 1. Демонстрация принципа дей­ствия автоматической фотоэлектронной ох­ранной сигнализации на инфракрасных лу­чах (опыт ставился по книге [6, с. 237] с некоторыми изменениями).

В исполнительную цепь фотореле ФР-2, выпускаемого Главучтехпромом, последова­тельно с нормально замкнутой парой кон­тактов включают звонок и электропитание. Инфракрасный поток от оптической скамьи ФОС-115 (в тубус прибора вставляют ин­фракрасный фильтр) направляют на фоторезистор реле, а затем перекрывают инфра­красный поток картонкой (имитируется движение нарушителя). При этом начинает звонить звонок.

^* Здесь и далее в квадратных скобках указан порядковый номер книги из списка рекомендуемой литературы, приведенного в конце статьи.