Введение

Угловой ретрорефлектор – ретрорефлектор, состоящий из трех взаимно ортогональных, пересекающихся плоских поверхностей, который отражает волны непосредственно к источнику, но со смещением. Три пересекающиеся поверхности часто имеют квадратную форму. Металлические угловые рефлекторы используются для отражения радиоволн от радиолокационных станций. Оптические угловые отражатели, называемые угловыми кубами или кубическими отражателями, изготовленные из трехгранных стеклянных призм, применяются в геодезии и лазерной дальнометрии.

Принцип

Входящий луч отражается три раза, по одному от каждой поверхности, что приводит к изменению направления на противоположное. Чтобы понять это, можно рассмотреть три соответствующих нормальных вектора перпендикулярных сторон угла как образующих базис (прямоугольную систему координат) (x, y, z), в которой можно представить направление произвольного входящего луча. Когда луч отражается от первой стороны, например, x, x-компонента луча, a, меняется на знак противоположный −a, а y и z компоненты остаются неизменными, в результате чего направление становится . Аналогично, при отражении от стороны y и, наконец, от стороны z, компоненты b и c меняют знак. Таким образом, направление луча изменяется от до до до , и он покидает угловой отражатель со всеми тремя компонентами направления, полностью измененными на противоположные. Расстояние, пройденное лучом относительно плоскости, нормальной к направлению лучей, также одинаково для любого луча, входящего в отражатель, независимо от точки первого отражения.

На радаре

Угловые отражатели радаров предназначены для отражения микроволновых радиоволн, испускаемых радиолокационными станциями, обратно к антенне радара. Это обеспечивает сильный сигнал "возврата" на экранах радаров. Простой угловой отражатель состоит из трех проводящих поверхностей из листового металла или сетки, расположенных под углом 90° друг к другу и соединенных по краям, образуя "угол". Они отражают радиоволны, приходящие спереди, обратно параллельно входящему лучу. Для создания углового отражателя, отражающего радиолокационные волны, приходящие с любого направления, 8 угловых отражателей располагают спиной к спине в форме октаэдра (алмаза). Для функционирования отражающие поверхности должны быть больше нескольких длин волн радиоволн. В морской навигации они устанавливаются на опорах мостов, буях, судах и, особенно, на спасательных шлюпках, чтобы обеспечить их четкое отображение на экранах судовых радаров. Угловые отражатели устанавливаются на мачтах судна на высоте не менее над уровнем моря (что обеспечивает приблизительное минимальное расстояние видимости по горизонту). Морские радары используют микроволновые волны X-диапазона с длиной волны, поэтому используются небольшие отражатели размером менее. В авиационной навигации угловые отражатели устанавливаются на сельских взлетно-посадочных полосах, чтобы они были видны на радарах самолетов.

В оптике

В оптике угловые отражатели обычно состоят из трех зеркал или отражающих призмальных граней, которые возвращают падающий луч света в противоположном направлении. В геодезии ретрорефлекторные призмы широко используются в качестве целей для электронного измерения расстояний на больших дистанциях с помощью тахеометра. На Луне размещено пять массивов оптических угловых отражателей для использования в экспериментах по лазерной локации Луны, отслеживающих время прохождения лазерного луча для более точного определения орбиты Луны, чем было возможно ранее. Три самых крупных были установлены NASA в рамках программы "Аполлон", а Советский Союз установил два меньших на луноходах. Задние фонари автомобилей и велосипедов изготавливаются с использованием массивов небольших угловых отражателей, причем различные секции ориентированы для обзора под разными углами. Отражающая краска для обеспечения видимости в ночное время обычно содержит ретрорефлекторные сферические частицы. Тонкий пластик с микроскопическими угловыми отражающими структурами может использоваться в виде ленты, на знаках, а также пришиваться или отливаться в форме элементов одежды.

Другие примеры

Угловые отражатели могут возникать и случайно. Многоэтажные дома с балконами часто являются случайными угловыми отражателями звука и возвращают отчетливое эхо наблюдателю, издающему резкий звук, например, хлопок в ладоши, поблизости. Аналогично, при интерпретации радиолокационных данных, объект, имеющий множественные отражения от гладких поверхностей, создает радиолокационный сигнал большей амплитуды, чем можно было бы ожидать, исходя из физических размеров объекта. Этот эффект был использован в ракете-приманке ADM 20 Quail, которая имела такую же эффективную площадь рассеяния (ЭПР), как и бомбардировщик B-52.