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Reflector de esquina

Un reflector de esquina para pruebas de radar.

Un reflector de esquina es un retrorreflector que consta de tres superficies reflectantes planas que se cruzan y son perpendiculares entre sí . Refleja las ondas incidentes desde cualquier dirección directamente hacia la fuente, pero se trasladan . Las tres superficies que se cruzan suelen tener formas cuadradas. Los reflectores de esquina de radar hechos de metal se utilizan para reflejar las ondas de radio de los equipos de radar . Los reflectores de esquina ópticos, llamados cubos de esquina o esquinas de cubo , hechos de prismas de vidrio de tres lados , se utilizan en topografía y medición de distancias por láser .

Principio

Principio de funcionamiento de un reflector de esquina

El rayo entrante se refleja tres veces, una por cada superficie, lo que da como resultado una inversión de dirección. [1] [2] Para ver esto, se puede considerar que los tres vectores normales correspondientes de los lados perpendiculares de la esquina forman una base (un sistema de coordenadas rectangular ) ( x , y , z ) en el que se representa la dirección de un rayo entrante arbitrario, [ a ,  b ,  c ] . Cuando el rayo se refleja desde el primer lado, digamos x , el componente x del rayo, a , se invierte a − a mientras que los componentes y y z no cambian, lo que da como resultado una dirección de [− a ,  b ,  c ] . De manera similar, cuando se refleja desde el lado y y finalmente desde el lado z , los componentes b y c se invierten. Por lo tanto, la dirección del rayo va de [ a ,  b ,  c ] a [− a ,  b ,  c ] a [− a , − b ,  c ] a [− a , − b , − c ] y sale del reflector de esquina con los tres componentes de dirección exactamente invertidos. La distancia recorrida, en relación con un plano normal a la dirección de los rayos, también es igual para cualquier rayo que entre en el reflector, independientemente del lugar donde se refleje por primera vez. [ cita requerida ]

Animación que muestra los rayos reflejados en una esquina de un cubo (principio del reflector de esquina).

En el radar

Reflectores de esquina utilizados en radar
Nota: El reflector de esquina en forma de diamante del yate está instalado incorrectamente; para reflejar mejor el radar de superficie, debe instalarse en la denominada configuración de "captación de lluvia" para presentar una esquina interior como la que se muestra en la imagen de "prueba de radar".

Los reflectores de esquina de radar están diseñados para reflejar las ondas de radio de microondas emitidas por los equipos de radar hacia la antena de radar. Esto hace que muestren un fuerte "retorno" en las pantallas de radar. Un reflector de esquina simple consta de tres superficies de chapa o pantalla conductoras en ángulos de 90° entre sí, unidas entre sí por los bordes, formando una "esquina". Estas reflejan las ondas de radio que vienen de frente a ellas en paralelo al haz entrante. Para crear un reflector de esquina que refleje las ondas de radar que vienen de cualquier dirección, se colocan 8 reflectores de esquina uno detrás del otro en forma de octaedro (rombo). Las superficies reflectantes deben ser más grandes que varias longitudes de onda de las ondas de radio para funcionar. [3]

En la navegación marítima se colocan en los estribos de puentes , boyas , barcos y, especialmente, botes salvavidas , para asegurar que estos se vean con fuerza en las pantallas de radar de los barcos. Los reflectores de esquina se colocan en los mástiles del buque a una altura de al menos 4,6 m (15 pies) sobre el nivel del mar (lo que les da una distancia mínima aproximada al horizonte de 8 kilómetros o 4,5 millas náuticas ). El radar marino utiliza microondas de banda X con longitudes de onda de 2,5–3,75 cm (1–1,5 pulgadas), por lo que se utilizan reflectores pequeños de menos de 30 cm (12 pulgadas) de ancho. En la navegación aérea, los reflectores de esquina se instalan en las pistas rurales , para que se vean en el radar de las aeronaves.

Un objeto que tiene múltiples reflexiones sobre superficies lisas produce un retorno de radar de mayor magnitud que el que se podría esperar a partir del tamaño físico del objeto. Este efecto se aprovechó en el ADM-20 Quail , un pequeño misil señuelo que tenía la misma sección transversal de radar que un B-52 .

En óptica

Reflector cúbico de esquina
El retrorreflector láser de medición de distancia lunar (LRRR) del Apolo 15 se instaló en la Luna

En óptica , los reflectores de esquina suelen constar de tres espejos o prismas reflectantes que devuelven un haz de luz incidente en la dirección opuesta. En topografía , los prismas retrorreflectores se utilizan habitualmente como objetivos para la medición electrónica de distancias de largo alcance mediante una estación total .

Se han colocado cinco conjuntos de reflectores ópticos en las esquinas de la Luna para su uso en experimentos de medición de distancias por láser lunares que observen el tiempo de vuelo de un láser para medir la órbita de la Luna con mayor precisión que antes. Los tres más grandes fueron colocados por la NASA como parte del programa Apolo , y la Unión Soviética construyó dos más pequeños en los rovers Lunokhod .

Las luces traseras de los automóviles y las bicicletas están moldeadas con conjuntos de pequeños reflectores en las esquinas, con diferentes secciones orientadas para ver desde diferentes ángulos. La pintura reflectante para visibilidad nocturna generalmente contiene perlas esféricas retrorreflectivas . El plástico delgado con estructuras microscópicas de reflectores en las esquinas se puede usar como cinta , en letreros o cosido o moldeado sobre la ropa .

Otros ejemplos

Los reflectores en las esquinas también pueden aparecer de forma accidental. Los bloques de pisos con balcones suelen ser reflectores de sonido en las esquinas de forma accidental y devuelven un eco distintivo a un observador que hace un ruido agudo, como un aplauso, cerca.

Véase también

Referencias

  1. ^ Newman, William I. (2019). Mecánica del medio continuo en las ciencias de la Tierra. Cambridge University Press. págs. 6-7. ISBN 978-0-521-56289-8.
  2. ^ Bernstein, Matt A.; Friedman, William A. (2011). Pensar en ecuaciones: una guía práctica para desarrollar la intuición matemática en las ciencias físicas y la ingeniería. Wiley. pág. 193. ISBN 978-1-118-21064-2.
  3. ^ Kraus, John; Marhefka, Ronald (2002). Antenas para todas las aplicaciones (3.ª ed.). McGraw Hill. pág. 365. ISBN 0-07-112240-0.