Was ist ein Eckreflektor?
Eckreflektoren sind Vorrichtungen, die einfallendes Licht in die Einfallsrichtung zurückreflektieren.
Das reflektierte Bild ist invertiert. Im Gegensatz zu Spiegeln, die nur bei einem Einfallswinkel von 0° retroreflektierend sind, sind die retroreflektierenden Eigenschaften von Eckreflektoren auch bei großen Einfallswinkeln wirksam. Diese Eigenschaft wird häufig für schwierige Justieraufgaben in der optischen Achse oder zur Verkürzung der Arbeitszeit genutzt.
Der Eckreflektoren hat drei reflektierende Flächen. Im Allgemeinen ist der maximal zulässige Einfallswinkel, bei dem das Phänomen der totalen Lichtreflexion erreicht werden kann, theoretisch auf 5,7° begrenzt.
Anwendungen von Eckreflektoren
Verwendung als Reflektoren in laserbasierten Längenmessmaschinen. Sie wurden entwickelt, um die Entfernung zwischen dem Mond und der Erde zu messen, und wurden bei der Landung des Apollo-Raumschiffs auf dem Mond auf der Mondoberfläche aufgestellt.
Viele Objekte um uns herum nutzen dieselbe Eigenschaft. Die roten Reflektoren auf den Rückseiten von Fahrrädern und die (orangefarbenen oder farblosen) Reflektoren auf und neben den Straßen haben eine große Anzahl sehr kleiner Reflektoren integriert. Heutzutage sind auch kleinere, abgedichtete Versionen erhältlich, so dass die Eckreflektoren an den unterschiedlichsten Orten eingesetzt werden können.
Eckreflektoren, die an Fahrzeugen und Straßen angebracht sind, bestehen ebenfalls häufig aus Kunststoff, und hochpräzise Eckreflektoren können für die Vermessung verwendet werden. Viele Würfel sind aus Glas und können zur Längenmessung ab dem Zeitpunkt verwendet werden, an dem sie zum Laserstrahl zurückkehren.
Funktionsweise der Eckreflektoren
Die drei Flächen eines Eckreflektors stehen in einer orthogonalen Beziehung zueinander. Die drei Ebenen sind die xy-, yz- bzw. zx-Ebenen. Wenn beispielsweise Licht in der xy-Ebene reflektiert wird, kehrt nur die z-Komponente der dreidimensionalen Vektorkomponente, die die Richtung der Lichtausbreitung angibt, ihr Vorzeichen um, während die x- und y-Komponenten unverändert bleiben. In ähnlicher Weise kehrt sich das Vorzeichen der x-Komponente in der yz-Ebene und das Vorzeichen der y-Komponente in der zx-Ebene um.
Aufgrund dieser Eigenschaft werden Lichtstrahlen, die nacheinander in den drei Ebenen reflektiert werden und deren einfallender Richtungsvektor [a, b, c] ist, bei der Invertierung zu [-a, -b, -c]. Mit anderen Worten: Das Licht wird in die Richtung zurückgeworfen, aus der es gekommen ist. Es gibt insgesamt sechs mögliche Kombinationen der Reihenfolge, in der das einfallende Licht invertiert wird, die durch die Position der einfallenden Strahlen bestimmt werden, was dazu führt, dass das Vorzeichen aller Komponenten invertiert wird, unabhängig von der Reihenfolge, in der sie reflektiert werden.
Arten von Eckreflektoren
Geräte, die die von einem Radargerät ausgestrahlten Mikrowellen in Richtung der Radarantenne reflektieren, werden als Radareckenreflektoren bezeichnet. Drei leitfähige Bleche oder Schirme werden im 90°-Winkel aneinander geklebt, um die von vorne eintreffenden Funkwellen in eine parallele Richtung zu reflektieren. Die Reflexionsfläche muss jedoch größer sein als die einfallende Wellenlänge, um zu funktionieren.
Umkehrspiegel werden nach dem Prinzip des Eckreflektors hergestellt. Ein Umlenkspiegel besteht aus zwei Spiegeln, die im rechten Winkel zueinander stehen. Bei einem Umkehrspiegel werden die linke und die rechte Seite des Bildes vertauscht, während bei einem Umkehrspiegel die linke und die rechte Seite gleich bleiben.
Konstruktion eines Eckreflektors
Es gibt zwei Arten von Eckreflektoren: hohle und prismatische Würfel. Beide haben die gleiche Grundstruktur mit Spiegelungen an drei Flächen.
Aufgrund der optischen Wegdifferenz, die durch die relativen Geschwindigkeiten von Station und Satellit verursacht wird, ist eine leicht verschobene Orthogonalität effektiver als ein Reflektor mit exakter Orthogonalität. Die Orthogonalität vieler Reflektoren auf Satelliten, die derzeit im Einsatz sind, wurde absichtlich verschoben.
Eckwürfelreflektor, Eckreflektoren und Eckreflektor sind weitere Bezeichnungen für Eckwürfel. Je nach Reflexionsprinzip werden sie auch als Eckreflektoren, Eckwürfelprismen oder Eckwürfelspiegel bezeichnet.