Что такое угловой куб?

Что такое угловой куб?

Уголковые кубы — это устройства, которые отражают падающий свет обратно в направлении падения.

Отраженное изображение переворачивается. В отличие от зеркал, которые отражают свет только при угле падения 0°, световозвращающая способность угловых кубов эффективна даже при больших углах падения. Эта функция часто используется для сложных задач регулировки оптической оси или для сокращения рабочего времени.

Уголковый куб имеет три отражающие поверхности. В общем, максимально допустимый угол падения, при котором может быть получено явление полного отражения света, теоретически ограничен 5,7°.

Применение углового куба

Уголковые кубы используются в качестве отражателей для лазерных измерительных машин. Они были разработаны для измерения расстояния между Луной и Землей и были размещены на лунной поверхности, когда космический корабль «Аполлон» приземлился на Луне.

Вокруг нас есть много вещей, которые используют то же свойство. Красный отражатель на задней части велосипеда или отражатели (оранжевые или бесцветные) на дороге или обочине дороги состоят из множества очень маленьких отражателей. В последнее время также доступны меньшие герметичные версии, что позволяет использовать Corner Cubes в самых разных местах.

Угловые кубы, установленные на транспортных средствах и дорогах, часто изготавливаются из пластика, и высокоточные угловые кубы могут использоваться для съемки. Многие кубы сделаны из стекла, и их длину можно измерить с момента, когда они возвращаются к лазерному лучу.

Принцип углового куба

Три грани Corner Cube расположены в ортогональном отношении друг к другу. Три плоскости — это xy-плоскость, yz-плоскость и zx-плоскость соответственно. Например, когда свет отражается от xy-плоскости, только z-компонента 3-мерного вектора, указывающая направление движения света, меняет свой знак, в то время как x- и y-компоненты остаются неизменными. Аналогично, знак x-компоненты меняет знак в yz-плоскости, а знак y-компоненты меняет знак в zx-плоскости.

Благодаря этому свойству лучи света, которые последовательно отражаются в трех плоскостях и вектор направления входящего излучения которых равен [a, b, c], при инвертировании становятся равными [-a, -b, -c]. Другими словами, он возвращает свет в том направлении, откуда пришел. Всего существует шесть возможных комбинаций порядка, в котором инвертируется падающий свет, определяемых положением падающих лучей, в результате чего знак всех компонентов инвертируется независимо от порядка, в котором они отражаются.

Типы уголковых отражателей

Устройства, которые отражают микроволны, излучаемые радаром, в направлении антенны радара, называются уголковыми отражателями радара. Три токопроводящих металлических листа или экрана склеиваются под углом 90° для отражения входящих радиоволн спереди параллельным образом. Однако отражающая поверхность должна быть больше длины волны падающего излучения, чтобы функционировать.

Обратные зеркала изготавливаются с применением принципа углового куба. Обратное зеркало — это два зеркала, объединенных под прямым углом. В обратном зеркале левая и правая стороны изображения перевернуты, но в обратном зеркале левая и правая стороны остаются прежними.

Структура углового куба

Существует два типа угловых кубов: полые и призматические. Оба имеют одинаковую базовую структуру, которая использует отражения на трех поверхностях.

Из-за «оптической разности хода», вызванной относительными скоростями станции наблюдения и спутника, слегка смещенная ортогональность более эффективна, чем отражатель с точной ортогональностью. Многие из отражателей, фактически используемых на спутниках, имеют намеренно смещенную ортогональность.

Отражатель углового куба, кубические углы и угловой отражатель — другие названия для углового куба. Уголковые кубические призмы и уголковые кубические зеркала также называются угловыми кубическими призмами или уголковыми кубическими зеркалами в зависимости от принципа отражения.