Ein retroreflector (hat manchmal einen retroflector oder cataphote genannt), ist ein Gerät oder Oberfläche, die Licht zurück zu seiner Quelle mit einer minimalen Lichtstreuung widerspiegelt. Eine elektromagnetische Welle-Vorderseite wird zurück entlang einem Vektoren widerspiegelt, der zu, aber gegenüber in der Richtung von der Quelle der Welle parallel ist. Das Gerät oder der Einfallswinkel der Oberfläche sind größer als Null. Das ist verschieden von einem planaren Spiegel, der das nur tut, wenn der Spiegel auf der Welle-Vorderseite genau rechtwinklig ist, einen Nulleinfallswinkel habend.

Typen von retroreflectors

Es gibt mehrere Weisen, retroreflection zu erhalten:

Eckreflektor

Eine Reihe drei gegenseitig rechtwinklige reflektierende Oberfläche, gelegt, um die Ecke eines Würfels, Arbeit als ein retroreflector zu bilden. Die drei entsprechenden normalen Vektoren der Seiten der Ecke bilden eine Basis (x, y, z), in dem man die Richtung eines willkürlichen eingehenden Strahls, [a, b, c] vertritt. Wenn der Strahl von der ersten Seite sagen wir x nachdenkt, wird der x Bestandteil des Strahls, a, zu-a umgekehrt, während der y und die z Bestandteile unverändert sind. Deshalb, da der Strahl zuerst von der Seite x dann nachdenkt, geht Seite y und schließlich von der Seite z die Strahl-Richtung von [a, b, c] zu [-a, b, c] zu [-a,-b, c] zu [-a,-b,-c], und es verlässt die Ecke mit allen drei Bestandteilen von Bewegungen genau umgekehrt.

Eckreflektoren kommen in zwei Varianten vor. In mehr Standardform ist die Ecke wörtlich die gestutzte Ecke eines Würfels des durchsichtigen Materials wie herkömmliches optisches Glas. In dieser Struktur wird das Nachdenken entweder durch das innere Gesamtnachdenken oder durch silvering der Außenwürfel-Oberflächen erreicht. Die zweite Form verwendet gegenseitig rechtwinklige flache Spiegel, die einen Luftraum einklammern. Diese zwei Typen haben ähnliche optische Eigenschaften.

Ein großer relativ dünner retroreflector kann durch das Kombinieren vieler kleiner Eckreflektoren, das Verwenden der optimalen Standardverpackung des Flugzeugs mit kongruenten Dreiecken gebildet werden.

Katzenauge

Ein anderer allgemeiner Typ von retroreflector besteht daraus, optische Elemente mit einer reflektierenden Oberfläche, eingeordnet zu brechen, so dass die im Brennpunkt stehende Oberfläche des Refraktionselements mit der reflektierenden Oberfläche, normalerweise ein durchsichtiger Bereich und ein kugelförmiger Spiegel zusammenfällt. Diese dieselbe Wirkung kann mit einem einzelnen durchsichtigen Bereich optimal erreicht werden, wenn der Brechungsindex des Materials genau zweimal der Brechungsindex des Mediums ist, von dem die Radiation Ereignis ist. In diesem Fall benimmt sich die Bereich-Oberfläche als ein konkaver kugelförmiger Spiegel mit der erforderlichen Krümmung für retroreflection. Der Brechungsindex braucht nicht zweimal das umgebende zu sein, aber kann irgendetwas sein, 1.5mal so hoch zu weit gehend; wegen der kugelförmigen Abweichung, dort besteht ein Radius von der Mittelachse, an der Ereignis-Strahlen am Zentrum der hinteren Oberfläche des Bereichs eingestellt werden.

Der Begriff Katzenauge ist auf die Ähnlichkeit des Katzenauges retroreflector zum optischen System zurückzuführen, das das wohl bekannte Phänomen "glühender Augen" oder eyeshine in Katzen und anderen Wirbeltieren erzeugt (die nur Licht widerspiegeln, anstatt wirklich zu glühen). Die Kombination der Linse des Auges und des wässrigen Humors bildet das konvergierende Refraktionssystem, während der tapetum lucidum hinter der Netzhaut den kugelförmigen konkaven Spiegel bildet. Weil die Funktion des Auges ist, ein Image auf der Netzhaut zu bilden, hat sich ein Auge auf einen entfernten Gegenstand konzentriert hat eine im Brennpunkt stehende Oberfläche, die ungefähr dem reflektierenden tapetum lucidum Struktur folgt, die die Bedingung ist, die erforderlich ist, einen guten retroreflection zu bilden.

Dieser Typ von retroreflector kann aus vielen kleinen Versionen dieser Strukturen bestehen, die in einer dünnen Platte oder in Farbe vereinigt sind. Im Fall von Farbe, die Glasperlen enthält, klebt die Farbe die Perlen an die Oberfläche, wo retroreflection erforderlich ist und die Perlen, ihr Diameter hervortreten, das über zweimal die Dicke der Farbe ist.

Mit der Phase verbundener Spiegel

Eine dritte, viel weniger allgemeine Weise, einen retroreflector zu erzeugen, soll das nichtlineare optische Phänomen der Phase-Konjugation verwenden. Diese Technik wird in fortgeschrittenen optischen Systemen wie Hochleistungslaser und optischen Übertragungslinien verwendet. Mit der Phase verbundene Spiegel verlangen einen verhältnismäßig teuren und komplizierten Apparat, sowie große Mengen der Macht (weil nichtlineare optische Prozesse nur an hoch genug Intensitäten effizient sein können). Jedoch haben mit der Phase verbundene Spiegel eine von Natur aus viel größere Genauigkeit in der Richtung auf den retroreflection, der in passiven Elementen durch die mechanische Genauigkeit des Aufbaus beschränkt wird.

Operation

Retroreflectors sind Geräte, die durch das Zurückbringen des Lichtes zurück zur leichten Quelle entlang derselben leichten Richtung funktionieren. Der Koeffizient der Leuchtintensität, R, ist das Maß einer Reflektor-Leistung, die als das Verhältnis der Kraft des widerspiegelten Lichtes (Leuchtintensität) im Wert vom Licht definiert wird, das auf dem Reflektor (normaler illuminance) fällt. Ein Reflektor wird heller als seine R-Wertzunahmen scheinen.

Der R Wert des Reflektors ist eine Funktion der Farbe, Größe und Bedingung des Reflektors. Klare oder weiße Reflektoren sind am effizientesten, und scheinen heller als andere Farben. Die Fläche des Reflektors ist zum R-Wert proportional und nimmt zu, als die reflektierende Oberfläche zunimmt.

Der R-Wert ist auch eine Funktion der Raumgeometrie zwischen dem Beobachter, der leichten Quelle und dem Reflektor. Abbildungen 1 und 2 zeigen den Beobachtungswinkel und Eingangswinkel zwischen den Scheinwerfern des Automobils, Rad und Fahrer. Der Beobachtungswinkel ist der Winkel, der durch den leichten Balken und die Gesichtslinie des Fahrers gebildet ist. Beobachtungswinkel ist eine Funktion der Entfernung zwischen den Scheinwerfern und dem Auge des Fahrers, und der Entfernung zum Reflektor. Verkehrsingenieure verwenden einen Beobachtungswinkel von 0.2 Graden, um ungefähr 800 Reflektor-Ziel-Fuß vor einem Personenautomobil vorzutäuschen. Weil der Beobachtungswinkel, die Reflektor-Leistungsabnahmen zunimmt. Zum Beispiel hat ein Lastwagen eine große Trennung zwischen dem Scheinwerfer und dem Auge des Fahrers im Vergleich zu einem Personenfahrzeug. Ein Rad-Reflektor scheint heller dem Personenkraftwagen-Fahrer als dem Fernfahrer in derselben Entfernung vom Fahrzeug bis den Reflektor.

Der leichte Balken und die normale Achse des Reflektors, wie gezeigt, in der Abbildung 2 bilden den Eingangswinkel. Der Eingangswinkel ist eine Funktion der Orientierung des Reflektors zur leichten Quelle. Zum Beispiel ist der Eingangswinkel zwischen einem Automobil, das sich einem Rad an einer Kreuzung 90 Grade einzeln nähert, größer als der Eingangswinkel für ein Rad direkt vor einem Automobil auf einer geraden Straße. Der Reflektor scheint am hellsten dem Beobachter, wenn er direkt mit der leichten Quelle übereinstimmt.

Die Helligkeit eines Reflektors ist auch eine Funktion der Entfernung zwischen der leichten Quelle und dem Reflektor. In einem gegebenen Beobachtungswinkel, als die Entfernung zwischen der leichten Quelle und den Reflektor-Abnahmen, das Licht, das auf den Reflektor-Zunahmen fällt. Das nimmt zu der Betrag des Lichtes ist zum Beobachter zurückgekehrt, und der Reflektor scheint heller.

Anwendungen

Retroreflectors auf Straßen

Retroreflection (hat manchmal retroflection genannt), wird auf Fahrbahnen, Verkehrszeichen, Fahrzeugen verwendet, und (große Teile der Oberfläche der speziellen Sicherheitskleidung, weniger auf regelmäßigen Mänteln) kleidend. Wenn die Scheinwerfer eines Autos eine Retroreflective-Oberfläche illuminieren, wird das widerspiegelte Licht zum Auto und seinem Fahrer (aber nicht in allen Richtungen als mit dem weitschweifigen Nachdenken) geleitet. Jedoch kann ein Fußgänger Retroreflective-Oberflächen in der Dunkelheit nur sehen, wenn es eine leichte Quelle direkt zwischen ihnen und dem Reflektor gibt (z.B, über ein Leuchtfeuer, das sie tragen), oder direkt hinter ihnen (z.B, über ein Auto, das sich von hinten nähert). "Katzenaugen" sind ein besonderer Typ von retroreflector, der in der Fahrbahn eingebettet ist, und werden größtenteils im Vereinigten Königreich und den Teilen der Vereinigten Staaten verwendet.

Eckreflektoren sind im Zurücksenden des Lichtes zur Quelle über lange Entfernungen besser, während Bereiche im Senden des Lichtes zu einem Empfänger besser sind, der von der Quelle, als etwas außer Achse ist, wenn das Licht von Scheinwerfern in die Augen des Fahrers widerspiegelt wird.

Retroreflectors kann in der Straße (Niveau mit der Fahrbahn) eingebettet werden, oder sie können über der Fahrbahn erhoben werden. Erhobene Reflektoren sind für sehr lange Entfernungen sichtbar (normalerweise 0.5-1 Kilometer oder mehr), während versunkene Reflektoren nur an sehr nahen Reihen wegen des höheren Winkels sichtbar sind, der erforderlich ist, das Licht richtig zu widerspiegeln. Erhobene Reflektoren werden allgemein in Gebieten nicht verwendet, die regelmäßig Schnee während des Winters erfahren, weil vorübergehende Schneepflüge sie der Straßen abreißen können. Die Betonung auf Straßen, die durch Autos verursacht sind, die eingebettete Gegenstände auch durchgehen, trägt zu beschleunigtem Tragen und Schlagloch-Bildung bei.

Farbe der Retroreflective Road ist so in Kanada und Teilen der Vereinigten Staaten sehr populär, weil es durch den Durchgang von Schneepflügen nicht betroffen wird und das Interieur der Straße nicht betrifft. Wo Wetter erlaubt, werden eingebettete oder erhobene retroreflectors bevorzugt, weil sie viel länger dauern als Straßenfarbe, die durch die Elemente abgewettert wird, durch Bodensatz oder Regen verdunkelt werden kann, und Boden weg durch den Durchgang von Fahrzeugen ist.

Retroreflectors auf dem Mond

Astronauten auf dem Apollo 11, 14, und 15 Missionen haben retroreflectors auf dem Mond als ein Teil des sich Erstreckenden Mondlaserexperimentes verlassen. Wie man betrachtet, beweisen sie abschließend, dass künstliche Ausrüstung auf dem Mond da ist und widerlegen Sie so einige Mondlandungsfalschmeldungsbeschuldigungen. Zusätzlich haben der sowjetische Lunokhod 1 und Lunokhod 2 Rover kleinere Reihe getragen. Widerspiegelte Signale wurden von Lunokhod 1 am Anfang erhalten, aber keine Rücksignale sind von 1971 bis 2010 mindestens teilweise wegen etwas Unklarheit in seiner Position auf dem Mond entdeckt worden. 2010 wurde es in der Mondaufklärung gefunden Orbiter Fotographien und der retroreflectors sind wieder verwendet worden. Lunokhod 2's Reihe setzt fort, Signale zur Erde zurückzugeben. Sogar unter guten Betrachtungsbedingungen wird nur ein einzelne widerspiegelte Foton alle wenigen Sekunden erhalten. Das macht den Job, lasererzeugte Fotonen vom natürlich vorkommenden Foton-Herausfordern zu filtern.

Retroreflectors in der Erdbahn

LAGEOS oder Geodynamics Lasersatelliten, sind eine Reihe von wissenschaftlichen Forschungssatelliten, die entworfen sind, um einen umkreisenden sich erstreckenden Laserabrisspunkt für geodynamical Studien der Erde zur Verfügung zu stellen. Es gibt zwei LAGEOS Raumfahrzeuge: LAGEOS-1 (gestartet 1976), und LAGEOS-2 (gestartet 1992). Sie verwenden Würfel-Ecke retroreflectors gemacht aus dem verschmolzenen Kieselglas. Bezüglich 2004 beide sind LAGEOS Raumfahrzeuge noch im Betrieb. Drei STARSHINE mit retroreflectors ausgestattete Satelliten wurden gestartet, 1999 beginnend. Der LARES Satellit wurde am 13. Februar 2012 gestartet.

Retroreflectors und Unsichtbarkeit

Kleidung von Retroreflective, die mit einer richtig aufgestellten Kamera und Kinoprojektor verbunden ist, kann verwendet werden, um die Wirkung der teilweisen Unsichtbarkeit, wenn angesehen, von einer einzelnen Richtung zu erreichen. Reflectin ist ein retroreflective Material mit dem Potenzial für den Gebrauch in dieser Anwendung.

Retroreflectors und Kommunikationen

Abgestimmte retroreflectors, in denen der reflectance mit der Zeit durch einige Mittel geändert wird, sind das Thema der Forschung und Entwicklung für optische Frei-Raumkommunikationsnetze. Das grundlegende Konzept solcher Systeme ist, dass eine niedrige Macht entferntes System, wie ein Sensorstäubchen, ein optisches Signal von einer Grundstation erhalten und das abgestimmte Signal zurück zur Grundstation widerspiegeln kann. Da die Grundstation die optische Macht liefert, erlaubt das dem entfernten System, ohne übermäßigen Macht-Verbrauch zu kommunizieren. Abgestimmte retroreflectors bestehen auch in der Form von abgestimmten mit der Phase verbundenen Spiegeln (PCMs). Im letzten Fall wird eine "zeitumgekehrte" Welle durch den PCM mit der zeitlichen Verschlüsselung der mit der Phase verbundenen Welle erzeugt (sieh z.B, SciAm, Okt 1990, "Die Fotorefraktive Wirkung," David M. Pepper, u. a.).

Billiges Eckzielen retroreflectors wird in der benutzerkontrollierten Technologie als optische datalink Geräte verwendet. Das Zielen wird nachts getan, und das notwendige retroreflector Gebiet hängt davon ab, Entfernung und umgebende Beleuchtung von Straßenlampen zu richten. Der optische Empfänger selbst benimmt sich als ein schwacher retroreflector, weil er eine große, genau eingestellte Linse enthält, die beleuchtete Gegenstände in seinem im Brennpunkt stehenden Flugzeug entdeckt. Das erlaubt, ohne einen retroreflector nach kurzen Reihen zu zielen.

Ein einzelnes biologisches Beispiel davon ist bekannt: Im Leuchtfeuer-Fisch der Familie Anomalopidae (sieh Tapetum lucidum).

Retroreflectors und Schiffe, Boote, Notzahnrad

Band von Retroflective wird anerkannt und durch die Internationale Tagung für die Sicherheit des Lebens Auf See (SOLAS) wegen seines hohen Reflexionsvermögens sowohl von leichten als auch von Radarsignalen empfohlen. Die Anwendung auf Rettungsflöße, persönliche Schwimmen-Geräte und anderes Sicherheitszahnrad macht es leicht, Leute und Gegenstände im Wasser nachts ausfindig zu machen. Wenn angewandt, um Oberflächen Boot zu fahren, schafft es eine viel größere Radarunterschrift besonders für glasfaserverstärkte Boote, die sehr wenig Radarnachdenken selbstständig erzeugen. Es passt sich der Internationalen Seeorganisationsregulierung, IMO Res an. 658 (16) und entspricht amerikanische Küstenwache-Spezifizierung 46 CFR Teil 164, Subteil 164.018/5/0. Beispiele von gewerblich verfügbaren Produkten sind 3M Teil Nummern 3150A und 6750I.

Anderer Gebrauch

Retroreflectors werden in den folgenden Beispiel-Anwendungen verwendet:

• Im Vermessen mit einer Gesamtstation oder Roboter, dem Instrument-Mann oder Roboter richtet einen Laserbalken nach einem Eckwürfel retroreflector gehalten durch den rodman. Das Instrument misst die Laufzeit des Lichtes und wandelt es zu einer Entfernung um.
• In Kanada kann Flughafen-Beleuchtung durch passend farbigen retroreflectors ersetzt, am wichtigsten werden, von denen die weißen retroreflectors sind, die die Startbahn-Ränder skizzieren, und durch das Flugzeug gesehen werden müssen, das mit der Landung von Lichtern bis zu 2 nautische Meilen weg ausgestattet ist.
• In allgemeinen (non-SLR) Digitalkameras, wo das Sensorsystem retroreflective ist. Forscher haben dieses Eigentum verwendet, ein System zu demonstrieren, um unerlaubte Fotographien zu verhindern, indem sie Digitalkameras und strahlend ein hoch eingestellter Lichtstrahl in die Linse entdecken.
• In Filmschirmen, um hohe Helligkeit unter dunklen Bedingungen zu berücksichtigen.
• Compositing Digitalprogramme und chroma Umgebungen verwenden retroreflection, um traditionelle angezündete Kulissen in der zerlegbaren Arbeit zu ersetzen, weil sie eine festere Farbe zur Verfügung stellen ohne zu verlangen, dass die Kulisse getrennt angezündet wird.

Siehe auch

• Rad-Reflektor
• Eckreflektor
• Freie optische Raumkommunikation
• GPS Modernisierung
• Heiligenschein
• Das Modulieren des Retro-Reflektors
• Pentaprism
• Scotchlite
• Optik-Briefe, Vol. 4, Seiten 190-192 (1979), "Retroreflective-Reihe als Ungefähre Phase Conjugators," durch H.H. Barrett und S.F. Jacobs.
• Optische Technik, Vol. 21, Seiten 281-283 (März/April 1982), "Experimente mit der Retrodirective-Reihe," durch Stephen F. Jacobs.
• Wissenschaftlicher Amerikaner, Dezember 1985, "Phase-Konjugation," durch Vladimir Shkunov und Boris Zel'dovich.
• Wissenschaftlicher Amerikaner, Januar 1986, "Anwendungen der Optischen Phase-Konjugation," durch David M. Pepper.
• Wissenschaftlicher Amerikaner, April 1986, "Der Amateurwissenschaftler" ('Wunder mit Retroreflector'), durch Jearl Walker.
• Wissenschaftlicher Amerikaner, Oktober 1990, "Die Fotorefraktive Wirkung," durch David M. Pepper, Jack Feinberg und Nicolai V. Kukhtarev.

Links

• Apollo 15 Laser, der Retroreflector Experiment Anordnet
• Das Handbuch von Verkehrszeichen - für das Zeichen verwendeter Retroreflective Sheetings steht gegenüber
• Motorrad retroreflective Sheeting
• Mondretroflectors
• Der Artikel Howstuffworks über die mit Sitz in retroreflector Unsichtbarkeit bemäntelt
• Maß-Werkzeug von Retroreflective für die Straße-Sicherheit