Qu’est-ce qu’un cube d’angle ?
Les cubes d’angle sont des dispositifs qui rétroréfléchissent la lumière incidente dans la direction de l’incidence.
L’image réfléchie est inversée. Contrairement aux miroirs, qui ne sont rétroréfléchissants qu’à un angle d’incidence de 0°, les propriétés rétroréfléchissantes des cubes d’angle sont efficaces même à des angles d’incidence importants. Cette caractéristique est fréquemment utilisée pour les tâches difficiles de réglage de l’axe optique ou pour réduire le temps de travail.
Le cube d’angle possède trois surfaces réfléchissantes. En général, l’angle d’incidence maximal admissible pour lequel le phénomène de réflexion totale de la lumière peut être obtenu est théoriquement limité à 5,7°.
Utilisations des cubes d’angle
Utilisés comme réflecteurs dans les machines de mesure de longueur à base de laser. Ils ont été développés pour mesurer la distance entre la lune et la terre et ont été placés sur la surface lunaire lorsque le vaisseau spatial Apollo s’est posé sur la lune.
De nombreux objets qui nous entourent utilisent la même propriété. Les réflecteurs rouges à l’arrière des vélos et les réflecteurs (orange ou incolores) sur et au bord des routes intègrent un grand nombre de très petits réflecteurs. Des versions plus petites et scellées sont également disponibles aujourd’hui, ce qui permet d’utiliser les cubes d’angle dans une grande variété d’endroits.
Les cubes d’angle montés sur les véhicules et les routes sont également souvent en plastique, et des cubes d’angle très précis peuvent être utilisés pour les levés. De nombreux cubes sont en verre et peuvent être utilisés pour mesurer la longueur à partir du moment où ils reviennent au faisceau laser.
Principe des cubes d’angle
Les trois faces d’un cube d’angle sont placées dans une relation orthogonale les unes par rapport aux autres. Ces trois plans sont respectivement les plans xy-, yz- et zx. Par exemple, lorsque la lumière est réfléchie dans le plan xy, seule la composante z de la composante vectorielle tridimensionnelle indiquant la direction de déplacement de la lumière voit son signe inversé, tandis que les composantes x et y restent inchangées. De même, le signe de la composante x est inversé dans le plan yz et le signe de la composante y est inversé dans le plan zx.
En raison de cette propriété, les rayons lumineux qui sont réfléchis séquentiellement dans les trois plans et dont le vecteur de direction entrant est [a, b, c] sont [-a, -b, -c] lorsqu’ils sont inversés. En d’autres termes, la lumière est renvoyée dans la direction d’où elle est venue. Il existe au total six combinaisons possibles de l’ordre dans lequel la lumière incidente est inversée, déterminées par la position des rayons entrants, ce qui entraîne l’inversion du signe de toutes les composantes, quel que soit l’ordre dans lequel elles sont réfléchies.
Types de cubes d’angle
Les dispositifs qui réfléchissent les micro-ondes émises par un radar dans la direction de l’antenne radar sont appelés réflecteurs de coin radar. Trois feuilles ou écrans métalliques conducteurs sont collés ensemble à 90° pour réfléchir les ondes radio entrantes de l’avant dans une direction parallèle. Cependant, la surface réfléchissante doit être plus grande que la longueur d’onde incidente pour fonctionner.
Les miroirs inversés sont fabriqués selon le principe du cube d’angle. Un miroir inversé est constitué de deux miroirs combinés à angle droit. Dans un miroir inversé, les côtés gauche et droit de l’image sont inversés, alors que dans un miroir inversé, les côtés gauche et droit restent les mêmes.
Construction d’un cube d’angle
Il existe deux types de cubes d’angle : les cubes creux et les cubes prismatiques. Tous deux ont la même structure de base, avec des réflexions sur trois surfaces.
En raison de la “différence de chemin optique” causée par les vitesses relatives de la station et du satellite, une orthogonalité légèrement décalée est plus efficace qu’un réflecteur présentant une orthogonalité exacte. De nombreux réflecteurs de satellites actuellement utilisés ont leur orthogonalité volontairement décalée.
Les réflecteurs cubiques d’angle, les coins cubiques et les réflecteurs d’angle sont d’autres noms pour les cubes d’angle. Selon le principe de réflexion, ils sont également appelés prismes cubiques ou miroirs cubiques.