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与光同行 | 一起了解反光膜原理

日期: 来源:长春理工大学收集编辑:长春理工大学

编者的话

光是万物之源,光学是人类最早着手研究的科学之一,无数光学研究者将毕生精力投入光学,才形成了现在的光学学科。

目前,中国唯一的国家级光学专业科技馆——长春中国光学科学技术馆(由长春理工大学代建代管),是一个以“科技之光·引领未来”为主题,以普及光学知识、展示光学科技成果、推动光学科技发展、促进光学科技国际合作交流为社会使命的光学科技场馆。

日前,长春中国光学科学技术馆与长春理工大学党委宣传部联合策划推出“与光同行”栏目,于周末科普一个“光学知识”,带领大家走进“光”的世界。

本期“与光同行”,讲述的是:反光膜原理

反光膜原理

逆反射又称作反光、回射、回归反射、回复反射、定向反射或反向反射,是反射光线从接近入射光线的反方向返回的一种反射。

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逆反射,看似是一个简单的任务,但事实上它是相当复杂的,就像无论你在房间的哪个位置都会盯着你看的雕像一样。

反光膜把光线反射回光源,而且是无论光源在哪个位置。例如,你在一个天文卫星雷达那样的球形盘面前,某个适当的位置,然后把球丢进那个球盘,球总是会弹回来,并且击中你。还有就像是,你把球扔到壁球场的一个角落,它会撞到一面墙,然后另一面墙,最终回到你身边(在这两个例子中,你都需要站在正确的位置)。玻璃微珠反光膜(原始技术)就像卫星雷达,微棱镜反光膜(最新技术)就像壁球场。

下面的这张图,显示了4种反光膜在不同的距离下用照相机闪光灯拍摄的并排图片,左边的两个反光膜是玻璃微珠结构(工程级和高强级);右边的两个反光膜是微棱镜结构(超强级和钻石级)。可以看出,微棱镜结构的反光膜在很远的地方都可以看到。

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Ⅰ类-通常为透镜埋入式玻璃珠型结构,称工程级反光膜。

Ⅲ类-通常为密封胶囊式玻璃珠型结构,称高强级反光膜。

Ⅳ类-通常为微棱镜型结构,称超强级反光膜。

Ⅴ类-通常为微棱镜型结构,称钻石级反光膜。

很多情况下,反光和逆反射这两个概念是很容易混淆的:所有逆反射表面都是反光的,但并非所有反光表面都是逆反射的。例如,一面镜子,它是反光的,然而如果你用光以某个角度照射它,它就会把光反射到其他地方。这是因为它是反光的,而不是逆反射的。如果镜子是逆反射的,光线总会回到你身边。

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镜子反射的东西取决于你跟它的角度

这里有一张图,可以直观地展示这些反光膜的工作原理。第一张图为玻璃微珠型反射膜,这是原始技术。这种反光膜大约有30% 的反光效率,而且反射范围(也就是反光角度)比较大。对于近距离的应用场景来说,这实际上也算可以,但对于远距离应用来说就不行了,这种反光模式类似于泛光灯,近处亮,但远处不明亮。

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玻璃微珠反光膜原理

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泛光灯

下面的这张图显示了微棱镜反光膜的工作原理,微棱镜反光膜的反光效率更高,约为80% ,并且把光反射回更集中的范围。这种反射光的模式很像聚光灯:光束在较长的距离内保持紧密并聚集在一起。例如,灯塔的光束通过使用透镜聚集成一束紧密的光束,可以照射到船只指引方向。

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最后,需要记住的是,光束越集中,你的眼睛就越需要与光源保持一致,这样光线被反射回来时,你才能看到它。汽车的前灯和驾驶员的眼睛就处于这样的平行状态,也是为什么驾驶员和乘客看到路牌亮起来,而路边行人却看不到任何反光的原因。


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