汽車發(fā)展中的光學(xué)應(yīng)用

梁馨月

（遼寧省彰武縣高級中學(xué)，遼寧 阜新 123200）

物理學(xué)科作為一種與人類生活密切相關(guān)的學(xué)科，其在生活中的應(yīng)用十分廣泛。汽車作為一種工業(yè)品其中蘊(yùn)含著大量的物理學(xué)知識，光學(xué)就是其中極為重要的一項，光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于汽車可以追溯到1910年，當(dāng)時最早的電氣式前照燈被發(fā)明并沿用至今，而后制動燈、尾燈以及儀表輔助燈等被相繼發(fā)明并應(yīng)用，期間雖然形式有所變化但最主要的光的反射原理并未改變。本文將結(jié)合汽車中的各主要部件來介紹光學(xué)在汽車中的應(yīng)用。

1 汽車車燈中的光學(xué)應(yīng)用

汽車的車頭燈是光學(xué)應(yīng)用的典范，其主要是由燈泡、反射裝置以及汽車車燈的玻璃保護(hù)罩等組成，其中在汽車車頭燈的玻璃保護(hù)罩中內(nèi)置有橫豎的條紋，從而在汽車車燈的玻璃保護(hù)罩中形成了一套透鏡和棱鏡的組合體，當(dāng)光線由燈泡發(fā)出并依靠反射裝置聚合反射后穿過棱鏡與透鏡的組合體可以使得光線能夠照射的距離更遠(yuǎn)且范圍更廣。汽車前照燈對于光線的聚合則采用的是光的反射原理，在汽車的前照燈內(nèi)，其反射裝置是一個凹鏡，在工作時依靠凹鏡的反射原理來進(jìn)行光的反射，汽車前照燈的燈泡內(nèi)含有兩個燈絲（近光和遠(yuǎn)光），其中近光燈絲設(shè)置在凹鏡的焦點(diǎn)附近，而將遠(yuǎn)光燈絲設(shè)置在焦點(diǎn)上，從而將燈泡向四周發(fā)出的光線通過凹鏡反射成平行光后射出。與前照燈相反的是，汽車的后視鏡則利用的是凸鏡對于光的散射原理，在后視鏡的應(yīng)用中需要使得后視鏡能夠具有較大的觀測范圍，通過利用凸鏡的散射原理，可以使得駕駛員觀測到外部的成正立、縮小的虛像，具有較大的觀測范圍，從而使得駕駛員能夠盡可能的觀測到來自后方的車輛，確保形式安全。而汽車的尾燈則要求具有較強(qiáng)的觀測性，能夠在較遠(yuǎn)的距離上觀測到。為達(dá)到這一效果，在汽車尾燈的燈罩上，設(shè)計了很多的小三棱鏡，后車照射來的燈光會在尾燈上形成全反射，同時加上燈罩的顏色可以使得汽車尾燈的亮度要高于入射光強(qiáng)度，從而使得后車駕駛?cè)藛T能夠較好的觀測到前車，確保行車安全。

2 汽車前擋風(fēng)玻璃的光學(xué)應(yīng)用

在汽車的前擋風(fēng)玻璃中多采用的是曲面的形式（直立的擋風(fēng)玻璃形式容易使得車內(nèi)圖像出現(xiàn)在直立的玻璃上從而影響駕駛員的駕駛），汽車的前擋風(fēng)玻璃通過多年的改進(jìn)現(xiàn)今通常都不是直立的（除了一些底盤高大的車外），現(xiàn)今前擋風(fēng)玻璃多采用的是呈弧形且傾斜安裝的，從而可以避免出現(xiàn)在駕駛時擋風(fēng)玻璃上出現(xiàn)車內(nèi)圖像，車內(nèi)圖像則通過玻璃的反射而將圖像反射至駕駛員的前上方，從而使得駕駛員可以將車內(nèi)圖像與外部行人圖像輕易的區(qū)分開來，而在底盤較高的大客車上，多采用的是豎直的前擋風(fēng)玻璃形式，在這一情況下，車內(nèi)圖像在前擋風(fēng)玻璃上的反射并不會影響到駕駛員對于路況的判斷，從而便于車輛的安全駕駛。

3 汽車玻璃貼膜中的光學(xué)應(yīng)用

汽車玻璃貼膜是汽車組成中非常重要的一部分，其中汽車中的防眩光貼膜通過在其中添加一定的顏色從而將太陽光中的一部分可見光過濾掉從而降低太陽光的強(qiáng)度，減少其對于駕駛?cè)藛T肉眼的刺激，從而使得駕駛員可以在白天光照較為強(qiáng)烈的情況下得以正常行駛，保證了汽車的行駛安全。同時在汽車玻璃保護(hù)膜的選用上盡量選取通光度合適的汽車貼膜，汽車車窗膜（特別是前排兩側(cè)的汽車貼膜）應(yīng)當(dāng)選用透光度在8成以上的汽車貼膜為宜。從而在行駛的過程中前側(cè)車窗膜無需挖孔且不影響駕駛員的視線，同時在夜間還可以降低后車前照燈發(fā)出的強(qiáng)光照射在反射鏡上所產(chǎn)生的強(qiáng)烈眩光反應(yīng)，同時在雨夜天行車、倒車以及車輛的掉頭時能夠具有良好的視野，在汽車玻璃貼膜的選用上，茶色的玻璃貼膜不但能夠反射太陽光中的一部分光，而且能夠吸收一部分的光強(qiáng)，這樣就造成可見光照射入車內(nèi)的光線較弱，當(dāng)車外的人員想要看清車內(nèi)的情況時，車內(nèi)人員所反射的光不足以投射過汽車玻璃貼膜從而造成外部人員無法接收到足夠的光強(qiáng)來看清車內(nèi)人員。同時汽車玻璃貼膜還能夠過濾光線中的紫外線，紫外線含量在光線中占到總含量的3%左右，長期處于過量的紫外線照射下會增大人體皮膚患皮膚癌的幾率，同時還有可能造成物品顏色褪色以及塑料橡膠件老化失去彈性等。汽車玻璃貼膜通過采用光的反射原理，將照射入車內(nèi)的陽光中的有害光過濾掉，其中，市場上所使用的高品質(zhì)汽車玻璃貼膜可以達(dá)到99%左右的紫外線過濾率，不但可以有效的保護(hù)車內(nèi)人員免收紫外線照射所造成的危害還可以有效保護(hù)車內(nèi)的音響、座椅等內(nèi)飾的安全，確保其使用壽命。汽車玻璃貼膜不但擋住了強(qiáng)光對于車內(nèi)的影響，同時還可以利用反射原理來隔絕一部分的熱，由于太陽光產(chǎn)生熱量主要是通過熱輻射的方式來進(jìn)行的，通過使用汽車玻璃貼膜可以有效的阻擋住部分太陽輻射，其中汽車玻璃貼膜的隔熱效果主要取決于其對于太陽輻射的反射和吸收能力，其中，對于太陽光的反射、吸收的能力越強(qiáng)則其產(chǎn)生的隔熱效果越好，其中，在世界各地區(qū)中對于汽車玻璃貼膜的可見光的反射率一般都控制在10%左右，而汽車玻璃貼膜所產(chǎn)生的吸熱能力較為有限，多依靠的是對于太陽光的反射來確保隔熱效果，一般對于汽車玻璃貼膜的隔熱率控制在40%～70%以內(nèi)。

4 汽車發(fā)展中光學(xué)應(yīng)用的前景

現(xiàn)今汽車中的光學(xué)應(yīng)用十分廣泛，在未來的光學(xué)應(yīng)用中，其主要面臨著3個方向的應(yīng)用，即光學(xué)元件的可靠性、成本以及機(jī)電光的一體化技術(shù)。為了更好的實現(xiàn)汽車當(dāng)中的“機(jī)電光一體化”這一發(fā)展目標(biāo)，不但需要引入最優(yōu)化的的光學(xué)裝置設(shè)計方案，而是需要做好機(jī)光電之間的融合，以汽車配置的顯示器為例，其需要在對顯示器進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上做好前控制儀表板和中央控制儀表板等各模塊設(shè)計之間的平衡，確保光學(xué)在汽車中的最優(yōu)化應(yīng)用。

結(jié)語

汽車工業(yè)是一個國家發(fā)展的重要支柱，光學(xué)應(yīng)用伴隨汽車工業(yè)發(fā)展至今，經(jīng)歷了多次的改進(jìn)，然萬變不離其宗，其基本的物理原理是一樣的。本文主要對光學(xué)在汽車中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

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