Что такое уголковый отражатель

Уголковый отражатель ⁠

Угол­ко­вый отража­тель уди­ви­те­лен своей «непо­стижимой эффек­тив­но­стью»: про­стейшее устройство — три вза­имно перпен­ди­ку­ляр­ные отражающие плос­ко­сти — а нахо­дит массу при­ме­не­ний и на Земле, и даже в кос­мосе! Ката­фот на вело­сипеде или машине состоит из большого числа этих маленьких уго­лоч­ков, большие угол­ко­вые отража­тели — для радио­волн — уста­нав­ли­ваются на вод­ных буях и небольших яхтах. А отража­тели на совет­ских аппа­ра­тах «Луно­ход-1» и «Луно­ход-2», а также отража­тели аме­ри­кан­ской программы «Апол­лон», исполь­зуются в про­должающемся экс­пе­рименте по лазер­ной локации Луны — поз­во­ляют с большой точ­но­стью изме­рять посто­янно меняюще­еся рас­сто­я­ние от Земли до Луны.

Идея работы ⁠ ⁠ угол­ко­вого отража­теля про­ста: луч (света, …), отра­зившись от трёх вза­имно перпен­ди­ку­ляр­ных зер­кал, ухо­дит «обратно» — парал­лельно тому направ­ле­нию, откуда при­шёл. Если направ­ле­ние исход­ного луча зада­ётся век­то­ром с коор­ди­на­тами $(a; b; c)$, то после отраже­ния луча от плос­ко­сти $xOy$ его направ­ляющим век­то­ром будет $(a; b; -c),$ а после после­до­ва­тель­ных отраже­ний от плос­ко­стей $yOz$ и $zOy$ — $(-a; b; -c)$ и $(-a; -b; -c)$ соот­вет­ственно.

В отли­чие от фар, ката­фот (состо­ящий из большого коли­че­ства маленьких угол­ко­вых отража­те­лей) не тре­бует энергии и не содержит лампо­чек. Но если его закрепить на вело­сипеде, мотоцикле, автомо­биле, если пре­вра­тить в ката­фот с помощью спе­ци­аль­ного покрытия даже небольшую часть куртки пеше­хода или поверх­ность дорож­ного знака, — во всех этих слу­чаях води­тель машины, фары кото­рой осве­тили один из пере­чис­лен­ных объек­тов, сразу его заме­тит из‐за отраже­ния света фар от ката­фота.

Угол­ко­вый отража­тель большого размера несложно изго­то­вить, зака­зав резку зер­кал в ближайшей мастер­ской. Можно и самому из пла­стика: теперь бывает пла­стик, имеющий хороший коэффици­ент отраже­ния. Изго­то­вив большую модель, можно убе­диться, что отраже­ние в угол­ко­вом отража­теле сле­дит за вами при вашем перемеще­нии. А если, стоя перед отража­те­лем, по оче­реди закры­вать глаза, то обна­ружится, что каж­дый раз отраже­ние открытого глаза смот­рит прямо на вас и все­гда из пере­кре­стья плос­ко­стей зер­кал!

Уголковый отражатель

Уголковый отражатель — устройство в виде прямоугольного тетраэдра со взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Излучение, попавшее в уголковый отражатель, отражается в строго обратном направлении.

Несмотря на одинаковый принцип, отражатели для оптических и радиоволн отличаются исполнением. Отражатели для оптического диапазона, как правило, изготовляются в виде прямоугольного тетраэдра из прозрачного материала (стекло, прозрачные пластики). Лучи света отражаются от граней за счет эффекта полного внутреннего отражения. Весь отражатель состоит из множества тетраэдров. Со стороны, откуда приходят лучи, каждая ячейка выглядит как равносторонний треугольник. Таким образом добиваются минимальной толщины всего устройства и его стоимости без какого-либо ущерба для основной функции.

В особых случаях, когда требуется особая точность отражения, уменьшением размеров пренебрегают, чтобы получить как можно более высокую точность изготовления.

Уголковый отражатель «Лунохода-1» обеспечил порядка 20 измерений в 1971 — 1972 годах, но затем его точное положение утерялось. 22 апреля 2010 года американские учёные из университета Калифорнии в Сан-Диего сообщили, что смогли впервые с 1971 года принять лазерный луч от уголкового отражателя «Лунохода-1».

Уголковый отражатель был установлен на автоматической станции «Луна-21» [1] . С поверхности Земли участок Луны, на котором находилась автоматическая станция с уголковым отражателем, был освещен лучом лазера. Луч «вернулся» в то же место, где находился лазер. Измерив точное время от момента включения лазера до момента возвращения сигнала, удалось с весьма высокой точностью (до 40 см) найти расстояние от поверхности Земли (от лазера) до поверхности Луны (уголкового отражателя станции) [1] .

Используется

• для точного измерения расстояний (для лазерной локацииЛуны, ИСЗ; топосъёмке, строительстве);
• для возврата излучения точно назад (катафот, ложные цели и ловушки радиоэлектронной борьбы).

См. также

объяснение принципа действия уголкового отражателя, который положен в основу световозвращающих материалов

Сейчас световозвращатели широко используются в дорожных знаках и обозначениях дорожных объектов, специальной одежде дорожных служб, в униформе специальных служб, таких как ГИБДД, МЧС, Скорой помощи. При попадании света на эти материалы они ярко «светятся», значительно выделяясь на общем фоне дороги. Водители в темноте издалека видят такие объекты, заранее планируя свои действия.

Очень долго мы искали хорошую статью, которая понятно, доступно, но со строгих научных позиций объяснила бы принцип действия световозвращателей. Это оказалось нелегкой задачей. Все сегодняшние описания содержат ряд неточностей. Нашли мы такую статью только в подшивке научно-популярного физико-математического журнала «Квант» за 1978 год.

В основе эффекта световозрващения лежит принцип уголкового отражателя. Собственно уголковым отражателям посвящена эта статья. Интересны и другие, приведенные в статье варианты использования этого эффекта.

Уголковые отражатели

научно-популярный физико-математический журнала «Квант» 1978 год №12 стр.7-9,46

Уголковые отражатели — это устройства, которые применяются для отражения радиолокационных или оптических лучей в направлении, противоположном первоначальному. Еще в недавнем прошлом оптические уголковые отражатели использовались только как скромное дорожное предупредительное устройство — на велосипедах, автомобилях, поездах, на дорожных указателях. Назывались они катафотами. В настоящее время уголковые отражатели находят очень широкое применение: они используются и в навигационной радиолокации, и в метеорологии, и в космических исследованиях.
Как же «работает» уголковый отражатель?
Устройство его очень просто. На рисунке 1 приведены различные типы уголковых отражателей. Это может быть треугольная призма, две боковые грани которой взаимно перпендикулярны (рис. 1а) и с внутренних сторон своих поверхностей (OAA’O и OBB’O’) с внутренних сторон покрыты тонким слоем материала хорошо отражающего свет. Уголковый отражатель может представлять собой четырехгранную пирамиду (рис.1б),

а)	б)	в)

три взаимно перпендикулярные грани которой (AOB, BOC, AOC) также имеют внутренние отражающие поверхности. Радиолокационные уголковые отражатели — это три заимно перпендикулярные полоские пластины (рис. 1в), изготовленные из материала, хорошо отражающего радиоволны.
Как видно, уголковый отражатель можно схематично представить, как систему взаимно перпендикулярных плоских зеркал.Чтобы лучше понять принцип действия отражателя, рассмотрим, как изменяет ход световых лучей система из двух таких зеркал (З₁ и З₂ на рис.2)

Рисунок 2

Луч S, попадающий на зеркало З₁ под углом φ₁, отражается от него в точке A, попадает от него на зеркало З₂ под углом φ₂ и отражается от него в точке B, 2 φ₁+2 φ₂ = 180°, т.е. луч отраженный параллелен лучу падающему и направлен в противоположную сторону.

Роль двух таких зеркал в отражателе-призме (рис.1а) выполняют грани OAA’O’ и OBB’O’. Луч света, падающий на грань-«гипотенузу» BAA’B’ после отражения в призме выходит строго в обратном направлении. Отметим, что преломление луча на грани-гипотенузе не сказывается на «оборачивающем действии» отражателя (рис.3).

Очевидно, что если луч, падающий и луч отраженный параллельны друг другу по одну сторону от преломляющей грани BAA’B’ – внутри угла, то они параллельны и по другую ее строну.

Однако отражатель, состоящий из двух взаимно перпендикулярных зеркал, «обращает» только те лучи, которые лежат в плоскости, перпендикулярной к ребру двугранного угла, образованного зеркалами. Этого недостатка лишен отражатель, состоящий из трех взаимно перпендикулярных зеркал. Покажем, что всякий луч, попавший на такой отражатель и испытавший последовательно отражения от всех трех зеркал, изменит свое направление на прямо противоположное.

Для этого предварительно рассмотрим, как изменяется единичный вектор, определяющий направление луча, при отражении луча от плоского зеркала. На рисунке 4:
З – плоское зеркало,
S – луч, падающий на зеркало под углом φ,
– единичный вектор, определяющий направление падающего луча, – единичный вектор, перпендикулярный к плоскости зеркала, – единичный вектор, определяющий направление отраженного луча. (векторы , и лежат в одной плоскости). Представим, каждый из векторов , и ;в виде суммы двух векторов (будем называть их «составляющими»): где составляющие; и параллельный плоскости З, а и перпендикулярны к этой плоскости. Из закона отражения света следует, что а , то есть при отражении луча составляющая вектора , параллельная плоскости зеркала, не меняется, а составляющая, перпендикулярная к этой плоскости, меняет знак на противоположный.

Теперь рассмотрим три взаимно перпендикулярных плоских зеркала З₁, З₂, З₃ на рисунке 5

Пусть S – луч, падающий на систему этих зеркал; s – единичный вектор в направлении луча S. Представим, как сумму трех составляющих параллельных осям X, Y и Z соответственно. После первого отражения – отражения от зеркала — луч идет по направлению, определяемому единичным вектором . Составляющие вектора – это (составляющая вектора перпендикулярная к плоскости зеркала З₁, меняет знак на противоположный, а составляющие и параллельные этой плоскости, остаются неизменными). Проследив последовательные отражения луча от зеркал З₂ и З₃, мы убедимся, что после третьего отражения (от З₃) луч идет по направлению, задаваемому единичным вектором , составляющие которого равны соответственно . Значит, любой луч, попадающий на систему трех, взаимно перпендикулярных зеркал, отражается этой системой в направлении, противоположном первоначальному.

Такую систему зеркал образуют три вазимно перпендикулярные посербренные грани уголкового отражателя-пирамиды (см. рис. 1, б). Наличие «закрывающей» угол грани АВС не нарушает действия отражающих граней АОВ, ВОС и АОС.

Мы уже говорили о том, какое широкое применение находят уголковые отражатели. Самые «старые» из них – катафоты, можно предсатвить себе как набор отражателей-призм, скомпанованных таким образом, что ребрадвугранных углов, образованных отражающими гранями, лежат в одной плоскости и поверуты друг относительно друга под всевозможными углами. Каждая такая призма отражает «назад» лучи перпендикулярные к ребру двугранного угла. Оттого катафот и кажется светящимся.

В повседневной практике уголковые отражатели типа изображенного на рисунке 1, в, используются в навигационной радиолокации. Например, бакены и буйки, снабженные такими отражателями, становятся более заметными для радиолокаторов. С помощью отражателей, прикрепленных к метеорологическим шарам-зондам, радиолокационным методом определяются скорость и направление ветра на большой высоте.

Уникальны по своему применению оптические уголковые отражатели в космических исследованиях. Помещенный на искусственный спутник земли или на космический корабль отражатель позволяет с очень большой точностью определять расстояние до этих объектов. При этом в качестве луча локатора используется луч лазера.

В 1968 году уголковый отражатель был доставлен экипажем американского космического корабля Аполлон – II на Луну. Через год на Луне появился второй уголковый отражатель – установленные на советском автоматическом самоходном аппарате Луноход -1. Изготовлен он был в порядке международного сотрудничества французскими специалистами. Этот отражатель состоит из 14 четырехгранных пирамид, сделанных из плавленого кварца. Отражающие гоани каждой призмы покрыты тонким слоем серебра, который предохраняется слоем напыленного кварца; поверхность призм отшлифована с точностью до 0,07 мкм (т.е. размеры шероховатостей не превышают 0,07 мкм).

Использование уголковых отражателей, доставленных на Луну, позволило с помощью лазерного луча-локатора измерить расстояние Земля – Луна с очень большой точностью. – до 0,1 метра.

Приведенные нами примеры далеко не исчерпывают многообразия применений простого и надежного устройства – уголкового отражателя.

уголковый отражатель

устройство в виде трёхгранного угла с взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями (обычно металлическими или стеклянными зеркалами). Принцип действия уголкового отражателя основан на свойстве такого угла отражать попадающие в него лучи строго в обратном направлении. Используется для создания помех (ложных целей) радиолокационным станциям, для точных измерений расстояния (напр., при лазерной локации Луны с помощью уголкового отражателя, установленного на «Луноходе-2», ошибка в измерении расстояния от Земли до Луны составила 40 см).

Уголковые отражатели:

а – двухгранный; б – трёхгранный

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн . 2006 .

Смотреть что такое «уголковый отражатель» в других словарях:

• УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ — устройство в виде трехгранного угла с взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Излучение, попавшее в уголковый отражатель, отражается в строго обратном направлении. Используется, напр., для точечных измерений расстояний (при лазерной… … Большой Энциклопедический словарь
• уголковый отражатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN angle reflectorangled reflector … Справочник технического переводчика
• Уголковый отражатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Отражатель. Принцип действия … Википедия
• уголковый отражатель — устройство в виде трёхгранного угла с взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Излучение, попавшее в уголковый отражатель, отражается в строго обратном направлении. Используется, например, для точных измерений расстояний (при лазерной… … Энциклопедический словарь
• уголковый отражатель — kampinis atšvaitas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. angle reflector; corner reflector vok. Winkelreflektor, m rus. уголковый отражатель, m pranc. réflecteur à coins, m … Radioelektronikos terminų žodynas
• Уголковый отражатель — искусственная локационная цель (в радиолокации (См. Радиолокация) и оптической локации (См. Оптическая локация)) с большой величиной эффективной площади рассеяния, слабо зависящей от угла падения электромагнитных волн. Эффективная площадь … Большая советская энциклопедия
• уголковый отражатель — Металлический отражатель в виде жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных плоских граней, отражающих подающуюся на них электромагнитную энергию в прямо противоположном направлении … Словарь многих выражений
• УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ — устройство в виде трёхгранного угла с взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями (обычно металлич. или стек. с отражающими покрытиями и без них используется отражение полное внутреннее). Применение осн. на свойстве такого угла отражать… … Большой энциклопедический политехнический словарь
• УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ — устройство в виде трёхгранного угла с взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Излучение, попавшее в У. о., отражается в строго обратном направлении. Используется, напр., для точных измерений расстояний (при лазерной локации Луны с… … Естествознание. Энциклопедический словарь
• Отражатель — Отражатель: Отражатель нейтронов конструктивная часть ядерного реактора, окружающая активную зону. Уголковый отражатель устройство в виде трёхгранного угла со взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. В стрелковом оружии… … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,

WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:

… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»