自行車尾燈的功能及原理

一、自行車尾燈的結構

自行車尾燈是由紅色（也有黃色）塑料制成的（如圖1）.因為有色的不透明體只能反射與它顏色相同的色光，所以，無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，其內部是由三個互相垂直的小平面鏡組成的多個角反射器整齊排列的直角錐棱鏡，每一個直角錐棱鏡相當于立方體的一角，當光從正面入射時，根據光的反射原理，反射光線與入射光線平行，成180度.這種特殊的設計，使得在夜間，汽車燈光無論從哪個方向照射到它上面時，反射光都能返回汽車，光強遠大于一般的漫反射光，這時的尾燈就像一個發光的紅燈，足以使司機觀察到.

二、自行車尾燈的功能

自行車尾燈起到了一個很好的警示作用.白天，陽光照射到自行車的紅色尾燈上，它能反射紅光，紅色最醒目，很遠的地方都能看見，提醒司機注意.晚上人們騎車時，如果后面或側面有汽車駛過來，汽車的燈光照射到自行車尾燈上，會按原路反射回去，尾燈看上去特別耀眼，引起司機的注意，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.在惡劣環境和夜間使用，能反射外來的光照，使道路上的車輛和行人有效地識別自行車位置，保證騎車安全.

隨著科技的進步，人們又將小功率、超亮度的LED燈應用到尾燈上，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，激光示寬尾燈對夜間騎車的人起到更好的保護作用.更有意思的是，設計師FraserMort（弗雷澤·莫特）還想出了一個很有趣的創意——用自行車尾燈來表現自己的心情.為了實現這個創意，弗雷澤使用了一個鋁制的正方體尾燈，在正面加上了一個8×8的LED點陣指示燈（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供電裝置發出的電，弗雷澤的自行車尾燈就可以顯示出各種符號和表情.然后通過這些表情，就能夠讓路上的陌生人知道你現在的心情是開心的還是悲傷的.這個尾燈也擁有著轉向指示的功能，能在展現自我的同時，也能有著很實用的一面.而且這個尾燈的底座部分還有一個USB接口，通過這個接口可以讓自行車尾燈與電腦接續，然后在電腦上使用web-based程序來進行個性化的表情編寫，還可以通過Twitter、Facebook、Flickr等社交軟件，來與其他人交流意見，創作新的內容.

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.當平行光入射到角反射器上時，反射光線會與入射光線平行反射回來.為什么呢？下面我們以其中的一副角反射器來分析證明.

如圖5所示，兩個互相垂直的平面鏡S1和S2構成一個反射器.在跟這兩個鏡面垂直的平面內，有一條入射光線AB，經過兩個鏡面的反射，沿CD方向射出.分別在B、C兩點作法線BE和CE，因為兩平面鏡互相垂直，所以BE⊥CE.

根據反射定律有∠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°.

根據同旁內角互補，可得AB∥CD，即光經過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.改變入射光線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，這樣即使尾燈內沒有發光的燈泡，而進入后面駕駛員眼睛的光線也會特別強，會引起駕駛員的注意.

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