自行車尾燈原理到底是什麼?

最近做光的全反射題目

有一道題說自行車尾燈是光的全反射原理。

我有些不解:當入射角小於臨界角,怎麼全反射?

我記得初中說那個是光的反射原理(任意角度來的光,可以任意角度返回)。

望大神給個準確說法

並解釋一下為什麼,謝謝


謝邀。

這個東西的名字應該叫「retroreflector(逆反射器)」,實現的功能是「 retroreflection(逆反射) 」,意思就是光從哪個方向來,就從哪個方向反射回去。

要實現這個功能,方案其實蠻多。比如原理最簡單的方案叫做「corner reflector(角反射鏡)」,讓光在相互垂直的三個平面鏡間反射。這種方案是不會涉及到全反射原理的,如下圖所示。

另一種方案是將直角做成稜鏡的形式,讓光在稜鏡內三個直角面之間反射,其實光路圖與上圖基本一致。這樣的角錐稜鏡基本是個四面體,除了三個相互垂直的面之外,將第四個面作為入光面,陣列化之後簡單示意圖如下:

可以看出,第二種方案需要滿足全反射,因此對入射角度是有要求的,不能夠太大,不過好在實際應用中自行車尾燈起到的主要作用是反射後方汽車射來的燈光,因此角度不會太大,能夠滿足全反射的要求。另外一個好處是,這種陣列化的角錐稜鏡可以通過塑料一次注塑成型,成本極低,比第一種方案便宜多了。

所以自行車尾燈的原理的確是全反射

PS:多說幾句,雖然標榜的是「逆反射」,但由於汽車燈與司機眼睛不在同一位置,因此實際上自行車尾燈為此進行過優化,並不是嚴格的90°。


學術名字叫角隅反射器。話說當時一幫本科生學Zemax的必練題目是在序列模式下創建這種反射器結構。以前老師說國內的模具都沒辦法做的精度很高,一直從日本進口。不知道現在怎麼樣了。


我也不覺得尾燈是全反射,除非全反射描述的是結果,而不是一個原理。自行車尾燈的結構是90度角的鏡子,所以進去的光可以被兩個反射按入射光路回去,角度不變。這個主要是基於幾何上的設計。全反射是指從光從高密度往低密度的介質中傳播的時候,入射角太小導致所有光被反射回來,這個理解起來有點像石子打水漂的感覺。


當入射角小於臨界角,怎麼全反射?

本來不需要真的全反射啊,只要反射率達到比較高的程度,能有足夠的目視亮度就行了。你只是在做兩塊錢一個的尾反光板,又不是在做一千塊錢一個的光學實驗器件。


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