Frage: Ich bin letzte Nacht mit dem Fahrrad an diesem Typen vorbeigefahren und seine Rücklichter waren so hell, dass ich dachte, sie wären elektrisch angetrieben. Dann, als ich anfing, an ihm vorbeizukommen, wurden die Lichter gedimmt, so dass ich wusste, dass es Reflektoren sein mussten. Ich habe mich gefragt, wie diese Dinge tatsächlich funktionieren. Gibt es eine Art Spezialspiegel unter dem roten Kunststoff? – PH, Miami, FL
Antwort: Nicht ganz. Wenn es ein einfacher flacher Spiegel im Inneren wäre, würden Sie kaum Licht sehen — es sei denn, Sie befinden sich direkt hinter dem Fahrrad, anstatt sicher neben ihm vorbeizufahren. Was benötigt wird, ist ein „Spiegel“, der unabhängig vom Winkel zwischen Fahrzeugscheinwerfern und Reflektor Licht in die Augen des Fahrers zurückgibt.
Das omnidirektionale Verhalten von Fahrradreflektoren beruht auf einem sogenannten Retroreflektor (auch bekannt als „Eckwürfelreflektor“). Das Foto oben zeigt ein Astronomie-Event-Schild, das ich mit Fahrradreflektoren gemacht habe. Beachten Sie, wie sie „leuchten“, wenn sie von einer Taschenlampe beleuchtet werden. Beachten Sie auch, dass der Strahl der Taschenlampe auf 60 ° zur Ebene des Zeichens gerichtet war, ebenso wie die Sichtlinie der Kamera.
Retroreflektoren werden seit fast hundert Jahren an Fahrrädern und Auto-Rückleuchten eingesetzt. In jüngerer Zeit wurden sie für Joggingbekleidung und Rucksäcke verwendet. Sie werden auch zur Entfernungsmessung von Vermessern und Astronomen verwendet. Im Gegensatz zu flachen Spiegeln senden Retroreflektoren auftreffendes Licht direkt zurück zu seiner Quelle, unabhängig davon, aus welcher Richtung das Licht kommt.
Stellen Sie sich vor, Sie haben einen flachen Spiegel 1 km entfernt und senkrecht zu Ihrer Sichtlinie. Wenn Sie es durch ein Teleskop betrachten würden, hätten Sie keine Probleme, hin und her zu scannen und sich in der Reflexion zu sehen. Wenn Sie jedoch versuchen würden, eine Taschenlampe auf den Spiegel zu richten, um das reflektierte Licht zu sehen, müsste die Ausrichtung nahezu perfekt sein. Mit einem Retroreflektor müssen Sie ihn nur mit einem beliebigen Teil des Strahls treffen (der sich über die Entfernung ausbreitet), und Sie werden die Reflexion sehen.
Retroreflektoren basieren auf dem Reflexionsgesetz:
Fahrradreflektoren enthalten Hunderte dieser winzigen Retroreflektoren, jeder vielleicht 2-3 mm auf einer Seite. In der folgenden Diashow sehen Sie einen sezierten Fahrradreflektor. In Folie 1 sehen Sie die kubischen Strukturen, die in den Kunststoff eingestanzt sind, aber es ist schwer zu wissen, was angesichts des durchscheinenden Materials was ist. In Folie 2 ist es mit Kreide bestäubt, die sich in den Vertiefungen sammelt und die kubischen Facetten sichtbar macht. Folie 3 zeigt den Reflektor in Betrieb – beachten Sie, wie fast jede Ecke und Facette Licht emittiert! Falls Sie sich fragen, ist diese „gelbe“ Farbe ein verzerrtes Bild des Glühlampenfadens.
Retroreflektoren funktionieren so gut, dass sie von Astronauten in den Missionen Apollo 11, 14 und 15 auf dem Mond gelassen wurden. Wenn Sie von der Erde aus mit einem hellen Laser auf sie scheinen und wissen, wie lange es dauert, bis die Reflexion zurückkehrt, können Sie die Entfernung zum Mond leicht berechnen. Diese passiven Geräte werden immer noch für diesen Zweck verwendet, aber sie haben im Laufe der Jahre Staub angesammelt, so dass die Reflektivität abgenommen hat. Siehe meinen Beitrag vom 5. Mai 2014, um mehr darüber zu erfahren.
Hier ist ein Foto des Apollo 15 Retroreflektors. Die Eckwürfel sind deutlich sichtbar.
Interessanterweise gibt es ein anderes passives optisches Gerät, das dasselbe tut wie ein Eckwürfel-Retroreflektor. Es heißt Katzenaugen-Retroreflektor und funktioniert, wie der Name schon sagt, wie die Augen einer Katze (und anderer Wirbeltiere). Während Eckwürfel-Retroreflektoren nur Lichtreflexion verwenden, verwenden Katzenaugen sowohl Reflexion als auch Brechung. Die Farbe auf Verkehrsschildern und Straßenoberflächen enthält kleine durchscheinende Perlen, die dieses Verhalten nachahmen.
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