レーザー銃に反動はある？

Question

レーザー銃に反動はある？
実弾銃だと、運動量保存則（？）により、弾が発砲されると銃身に反動が来て、
銃口をすぐ上に向けたりしないと手首を痛めたりするそうですが、
電磁波という質量をもたないエネルギー体を発射した時は、
質量とエネルギーは等価だから（アインシュタインがそんなこと言ってたような）、
同様に反動が来るような気がします。
実際はどうなのでしょうか？

cozycube1 · Accepted Answer

レーザーに限らず光は運動量があります。運動量が変化するところには必ず力があります。だから太陽光を反射して進む帆船やヨットのような宇宙船も考えられています。もちろんレーザー銃を発射するのは、レーザー光の運動量を発生させますから、力すなわち反動があります。ただ、高温あるいは短波長による高エネルギーの効果を期待するのであれば、実弾に比べて低い反動で構わないということはあります。

cozycube1 · Answer

うーん、大丈夫かなぁ、このカテ。光が運動量を持っていることを知っていていも、その光を放射する物体が運動量の変化による力、すなわち反動を受けることが分からない人、まあ一般人名乗るならいいけど、それを正しいという専門家が出てくるし。
　そりゃ太陽みたいに全方位等しく光を放てば力が打ち消して動かないけど、この場合ある方向に収束したビーム放つことは自明なのに・・・。
　ビームが放射された先での反応がどうであっても、ビームは固体の棒じゃないんだから、それでビームを発射してる物体が力を受けるわけないのに・・・。
　それと、イトカワに行って帰ってきつつあるハヤブサはイオンエンジンであって、プラズマ関係ないし・・・。
　前はこんなじゃなかったのに。うーん、うーん心配。

gamma_46 · Answer

反動は、運動量が関係します。
ついでに言うと、エネルギーは温度上昇（加熱）に関係しています。
#7さんの回答がほぼ正解です。

力とパワー（仕事率）は違う物理量なので、等号（＝）で結ぶ事はできません。

Tacosan · Answer

おおっと, #8 は 1桁間違えてた. 正しくは
1 N = 300 MW
です. つまり「出力 300 MW のレーザー銃」の反動が 1 N, ということになります.

Tacosan · Answer

それはさすがに話が破綻してますよ＞#7. 光を発するためには「発した光が持っている運動量」を与えなければならず, そのためには力を加えなければならない, というのが普通の論理展開です. 力が「運動量の時間変化」であることを忘れてはならない.
でちょっと計算してみると分かるのですが, 光の場合おおざっぱに
1 N の反動 = 30 MW の仕事率
ということになります. 質量 100 g の物体を重力に逆らって支えるときの力がおよそ 1 N, ね.

apple-man · Answer

レーザーの効果だけなら反動はありません。

Ｆ＝ｍａ（Ｆ：力、ｍ：質量、ａ：加速度）
ですから、質量の無い光ではｍ＝０で
力が発生しません。
作用反作用の法則が働かないんです。

ところが光には、運動量があります。
運動量ｐ＝ｈ／λ（ｈ：プランク乗数、λ：光の波長）

この光が物体に当たると
ｐ＝ｍｖ（ｍ：質量、ｖ：速度）
で、物体のほうは速度ｖで飛ばされます。

これを利用したのが、Ｎｏ．２のご回答にある
光子ロケット。太陽の光を大きな板で受けて
加速するんです。

ただし・・・・

　ものすごい高出力のレーザーを
大気中で使うと、周囲の空気のガスが
プラズマになる可能性があります。

　そうすると、レーザー銃の口から
レーザーだけでなく、プラズマが放出
される可能性があります。
　プラズマは電子が剥ぎ取られた原子で、
質量がありますから、この放出の
影響で、作用反作用の法則が働き
レーザー銃に反動がある可能性があります。

　プラズマの放出を利用したのが
電気ロケットというもので、
日本のハヤブサとかいう探査衛星で
使っていたと思います。

rimurokku · Answer

レーザーも物質であるとすれば、慣性の法則によって停止してるエネルギーを移動させれば、エネルギー保存の法則に因ってそれを支えていた物が押しのけられることを排除することは出来ないはずです。
ただし、人間がそれを感じるほどのパワーが出るレーザー銃を支えていることは不可能でしょうから、身をもって実感出来ることも無いはずです。
-----------------------------------
エネルギー保存の法則
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E4%BF%9D%E5%AD%98%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

2time4date · Answer

反動はないと思います。
レーザーはｎレベルで波長が短く、拡散しないだけで、光には変わりありません。
波長が短いため光跡が見え、拡散しないため、光エネルギーは遠くに行っても同等レベルを保っています。
それが対象物に照射されると熱エネルギーに変換され、ダメージを与えると考えます。
いわば、懐中電灯を照らすときのように、無反動だと思います。

Ren-Fa · Answer

レーザーにも種類がある
結論から言えば、反動はない
で、エネルギー切れなんてのもない
あくまでその他の消耗品が減る程度

ただ、種類によって違うかもしれない

Tacosan · Answer

運動量を保存しなきゃならないので, 理論的にはあると思う.
感じるかどうかは別の話だけど.

レーザー銃に反動はある？

レーザーに限らず光は運動量があります。

うーん、大丈夫かなぁ、このカテ。

反動は、運動量が関係します。

おおっと, #8 は 1桁間違えてた. 正しくは

レーザーの効果だけなら反動はありません。

レーザーも物質であるとすれば、慣性の法則によって停止してるエネルギーを移動させれば、エネルギー保存の法則に因ってそれを支えていた物が押しのけられることを排除することは出来ないはずです。

反動はないと思います。

レーザーにも種類がある

運動量を保存しなきゃならないので, 理論的にはあると思う.

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　うーん、大丈夫かなぁ、このカテ。

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