自行車尾燈的功能及原理

一、自行車尾燈的結(jié)構(gòu)

自行車尾燈是由紅色（也有黃色）塑料制成的（如圖1）.因?yàn)橛猩牟煌该黧w只能反射與它顏色相同的色光，所以，無(wú)論外界有多少種顏色的光射到尾燈上，它只反射紅光或黃光.自行車尾燈的外表面是平面，其內(nèi)部是由三個(gè)互相垂直的小平面鏡組成的多個(gè)角反射器整齊排列的直角錐棱鏡，每一個(gè)直角錐棱鏡相當(dāng)于立方體的一角，當(dāng)光從正面入射時(shí)，根據(jù)光的反射原理，反射光線與入射光線平行，成180度.這種特殊的設(shè)計(jì)，使得在夜間，汽車燈光無(wú)論從哪個(gè)方向照射到它上面時(shí)，反射光都能返回汽車，光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，這時(shí)的尾燈就像一個(gè)發(fā)光的紅燈，足以使司機(jī)觀察到.

二、自行車尾燈的功能

自行車尾燈起到了一個(gè)很好的警示作用.白天，陽(yáng)光照射到自行車的紅色尾燈上，它能反射紅光，紅色最醒目，很遠(yuǎn)的地方都能看見，提醒司機(jī)注意.晚上人們騎車時(shí)，如果后面或側(cè)面有汽車駛過(guò)來(lái)，汽車的燈光照射到自行車尾燈上，會(huì)按原路反射回去，尾燈看上去特別耀眼，引起司機(jī)的注意，避免汽車撞上自行車.所以不要小看這小小的自行車尾燈，有了它，在黑夜中穿行就多了一份安全，也為自行車增添了艷麗的色彩.

自行車尾燈不僅可安裝在自行車后面，也可以安裝在自行車的前后車輪上（如圖2），它的反射鏡的參考軸線應(yīng)保持水平，并與車架的中心面平行，它的上下左右的角度偏差不大于5度.在惡劣環(huán)境和夜間使用，能反射外來(lái)的光照，使道路上的車輛和行人有效地識(shí)別自行車位置，保證騎車安全.

隨著科技的進(jìn)步，人們又將小功率、超亮度的LED燈應(yīng)用到尾燈上，這種高亮度的紅色LED尾燈在夜間能顯示自行車的寬度，稱為激光示寬尾燈，激光示寬尾燈對(duì)夜間騎車的人起到更好的保護(hù)作用.更有意思的是，設(shè)計(jì)師FraserMort（弗雷澤·莫特）還想出了一個(gè)很有趣的創(chuàng)意——用自行車尾燈來(lái)表現(xiàn)自己的心情.為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)創(chuàng)意，弗雷澤使用了一個(gè)鋁制的正方體尾燈，在正面加上了一個(gè)8×8的LED點(diǎn)陣指示燈（如圖3）.而尾燈的底座則是由ABS塑料，附有接口可連接上自行車車輪上的小型供電裝置.借助自行車在騎行時(shí)供電裝置發(fā)出的電，弗雷澤的自行車尾燈就可以顯示出各種符號(hào)和表情.然后通過(guò)這些表情，就能夠讓路上的陌生人知道你現(xiàn)在的心情是開心的還是悲傷的.這個(gè)尾燈也擁有著轉(zhuǎn)向指示的功能，能在展現(xiàn)自我的同時(shí)，也能有著很實(shí)用的一面.而且這個(gè)尾燈的底座部分還有一個(gè)USB接口，通過(guò)這個(gè)接口可以讓自行車尾燈與電腦接續(xù)，然后在電腦上使用web-based程序來(lái)進(jìn)行個(gè)性化的表情編寫，還可以通過(guò)Twitter、Facebook、Flickr等社交軟件，來(lái)與其他人交流意見，創(chuàng)作新的內(nèi)容.

三、自行車尾燈的原理

自行車的尾燈使用了角反射器.所謂角反射器是由兩個(gè)相互垂直的平面鏡組成的，自行車尾燈是多組相互垂直的平面鏡組成的，如圖4所示.當(dāng)平行光入射到角反射器上時(shí)，反射光線會(huì)與入射光線平行反射回來(lái).為什么呢？下面我們以其中的一副角反射器來(lái)分析證明.

如圖5所示，兩個(gè)互相垂直的平面鏡S1和S2構(gòu)成一個(gè)反射器.在跟這兩個(gè)鏡面垂直的平面內(nèi)，有一條入射光線AB，經(jīng)過(guò)兩個(gè)鏡面的反射，沿CD方向射出.分別在B、C兩點(diǎn)作法線BE和CE，因?yàn)閮善矫骁R互相垂直，所以BE⊥CE.

根據(jù)反射定律有∠l=∠2，∠3=∠4；

在Rt△BEC中，∠2+∠3=90°，

則∠1+∠4=90°，

∴∠2+∠3+∠1+∠4=90°+90°=180°，

即∠ABC+∠BCD=180°.

根據(jù)同旁內(nèi)角互補(bǔ)，可得AB∥CD，即光經(jīng)過(guò)角反射器反射后沿與原入射光線平行的方向反射回去（不是沿原光路反射回去），這就是光的逆向反射.改變?nèi)肷涔饩€AB的方向，反射光線CD的方向也跟著改變，但不論入射光線方向如何，反射光線總是平行反射回去，這樣即使尾燈內(nèi)沒(méi)有發(fā)光的燈泡，而進(jìn)入后面駕駛員眼睛的光線也會(huì)特別強(qiáng)，會(huì)引起駕駛員的注意.

順便指出，公路兩旁的各種交通知識(shí)標(biāo)志和符號(hào)也是由逆向反光薄膜制成的.這種逆向反光薄膜，由透明保護(hù)層、單層排列的超微玻璃珠、反光層、膠合層等組成.白天通過(guò)對(duì)陽(yáng)光的鏡面反射和漫反射，司機(jī)可以看清楚這類交通標(biāo)志和符號(hào).夜間在汽車燈光照射下，光線沿原路徑返回，標(biāo)志十分明亮，司機(jī)在幾百米外即可看清它.現(xiàn)在，這種逆向反光薄膜的透明保護(hù)層已做成白、黃、紅、橙、藍(lán)、綠等多種顏色，在車燈的照射下，可呈現(xiàn)色彩綺麗的各種交通標(biāo)志、廣告等.