书城童书无处不在的物理(人生解密)
10564100000064

第64章 自行车尾灯中的物理学原理

小明上初中后,为了方便他上下学,爸爸给他买了一辆新自行车。细心的小明发现,新自行车后面装着一个红色的尾灯,里面却又没有灯泡。它有什么用处呢?难道仅仅是用于装饰使它美观吗白天,自行车尾灯的红颜色会引起后面的汽车司机的注意?夜晚,你拿个手电筒照一下,它会“发光”。它的本领是不管入射光从哪个角度射来,它的反射光都能逆着原方向反射回去。自行车尾部安上它,后面的汽车灯光照在它上面,看上去特别耀眼,就引起了司机的注意,避免汽车撞上。

现在拿两面镜子,使它们互成90°,组成一个偶镜,你做一次偶镜的游戏,就能揭开自行车尾灯之谜了。把偶镜立在小柜子上,让镜子距地面的高度跟你眼睛的高度相同,拿一个手电筒,像下图那样让它靠着你的头。打开手电筒,让光线水平地射到偶镜上。偶镜上会发出炫目的反射光。不管手电筒的光沿什么方向射向镜面,只要保持水平,反射光就总是逆着原来的方向反射回来。

下图画出了偶镜的光路。入射光沿AO1方向射到第一面镜子M1上,经反射后,沿O1O2方向射向第二面镜子M2,最后反射光线沿O2B方向反射回来。我们可以证明O2B平行于AO1:

因为∠1=∠2(光的反射定律∥MM2(它们同时与MM1垂直∠2=∠3(两直线平行,内错角相等∠4=∠5(光的反射定律∠6=90°-∠5=90°-∠4=∠3,所以∠6=∠3=∠2=∠1;因为∠3=∠7(对顶角),所以∠6+∠7=∠1+∠2;结论:O2B∥AO1(同位角相等,两直线平行如果在这个偶镜上再加一面镜子,使三面镜子互相垂直,就像从箱子上切下一个角,得到了一个四面体,这就成了角反射器,它实际上是三对偶镜。从任何方向射向角反射器的光线都会被它沿原方向反射回来。自行车的尾灯,从表面上看去好像是蜂窝图案,它里面实际上是许许多多角反射器。20世纪60年代,科学家们利用宇宙飞船已经把一个角反射器放到了月球上。从地球上向这个角反射器发送激光束,精确测出激光从地球射到反射器再返回地球的时间,再利用光速就可以算出月球到地球的距离。

角反射器也叫雷达反射器,它是用金属板材根据不同用途做成的不同规格的角反射器。当雷达电磁波扫描到角反射器后,电磁波会在金属角上产生折射放大,发出很强的回波信号,在雷达的屏幕上出现很强的回波目标。由于角反射器有极强的反射回波特性,因此被广泛应用于军事、船舶遇险、救生等领域。

一、军事应用领域:主要是用来隐真示假,欺骗、迷惑敌人。比如在同一条江河上的公路桥或铁路桥附近,用角反射器在河面吊挂一座假桥,那么在轰炸机的雷达屏幕上回波最大的桥就是假桥,而不是真桥,炸弹也可根据目标回波去寻找轰炸目标。角反身器可以模拟部队行军队形,在海面可以用多艘木制小船安放大角反射器,模拟海军舰艇编队。

二、民用雷达反射器:主要是用于海上遇险救生和保障航道船舶的航行安全。

木制船及救生艇放置雷达反射器,可提高大型船舶的雷达回波显示,避免碰撞,减少意外。

用于海面养殖及作业的小船应放置雷达反射器,避免船舶误入迷途,造成不必要的损失。

主要航道和意发事故海域,如沉船、暗礁、浅礁应放置雷达反射器,防止在特殊气象条件下船舶航行出现意外。