汽车中的光学知识

许家鑫

【摘要】 笔者在本文中就汽车中的光学知识作了一些探讨。

【关键词】 汽车 光学知识

带上墨镜，系好安全带，手握方向盘，脚踩油门，策马奔腾，万里驰骋。加速，加速，尽情享受汽车带来的无限畅快……

在這酣畅淋漓的畅快背后，光学原理可是起到了举足轻重的作用的。让我们一起走近汽车来看看吧！

看到汽车，首先映入眼帘的就是挡风玻璃，我一直很好奇为什么小轿车的挡风玻璃要是倾斜的，而大型汽车的却是竖直的？是为了减小阻力吗？这可要从光学角度来分析：挡风玻璃是透明的，但不是绝对没有反射的。坐在驾驶员后面的乘客会由于反射成像在驾驶员的前方。小轿车较矮，坐在里面的乘客经挡风玻璃成像在前方，若挡风玻璃是竖直的，则所成的像与车前方行人的高度差不多，这就会干扰驾驶员的视觉判断，容易出事故。而当挡风玻璃为倾斜时，所成的像就会在车前的上方，驾驶员看不到车内人的像，就不会影响视觉判断，保证行车安全。大型汽车一般很高，驾驶员的位置（视线）比路面行人要高些，这时虽然车内乘客经挡风玻璃反射成的像在车前方，但位置比路上行人高得多，且比较暗淡，因而不会影响驾驶员的视觉判断。需要格外注意的是在夜晚驾驶的汽车时，务必保证车内的灯都是关闭的，因为一旦车内的灯打开，汽车的挡风玻璃相当于一个平面镜，那么车内人、物在玻璃的反射下会在车前方形成虚像，而且车内光线比外面强，所以像可能比车前的行人还要明显，这十分容易导致司机分不清车内外景物，一旦产生混淆，造成判断失误，就会酿成悔恨终生的交通事故。

除了要迅捷地到达目的地外，汽车还必须承担保证所有乘客安全的重任，真可谓是劳苦功高啊！故此，设计者给汽车许多双眼睛。我最喜欢的是装于汽车头部两侧的那双闪闪发光的大眼，它就是汽车的前大灯。它承担了夜间的照明的主要工作，分为远光和近光两种照明方式。远光灯在凹面镜的焦点上，发出的光会平行射出，光线较为集中，亮度较大，可以照到很远很高的物体。近光灯在其焦点以外，（1倍到2倍焦点间），发出的光呈现发散状态出来，可以照到近处较大范围内的物体，能够较好的让夜间行驶变得更加安全、可靠。

汽车除了睁着大眼以外，还会眨眼喔。你看在汽车大灯旁，还有两只“小眼睛”，它们同车尾左右两边的两只“小眼睛”各自连结，这是用来指示方向的转向灯。当汽车要向左或向右转向时，通过操纵转向开关，使车辆左边或右边的转向信号灯经闪光器通电而闪烁发光，用来提示前后左右车辆及行人注意。转向后，回转转向盘，转向盘控制装置可自动使转向开关回位，转向灯停止频闪。驾驶员还可以通过操纵危险警报开关使左右两边的转向灯同时频闪，发出警示，提示避让。

睁开眼，眨眨眼，汽车还会瞪瞪眼。你看，当驾驶员刹车时，汽车尾部总有两只“红色的眼睛”瞪着，它告诉行驶在后面的车辆，我在降速，你可要注意保持距离哟。它就是刹车灯，一般被安装在车辆尾部，主体颜色为红色的灯，以便后面行驶的车辆易于发现前方车辆刹车，起到防止追尾事故发生的目的。简单的车型就是电源通过保险，然后到刹车开关，踩下制动踏板进行刹车时，开关联通，电被送到两个刹车灯和一个高位刹车灯那里，通过负线与车体连接构成回路。

另外，汽车还会翻白眼。汽车倒车时尾部还有两只“白色的眼睛”——倒车灯，会发出白色光线，警告车后的车辆和行人，表示该车正在倒车。

为了保证安全，设计者们不仅给汽车装上了这么多车灯，还至少配备了三个后视镜，它们分别位于车外侧左、右两边和车室内的中央。两个外侧的后视镜，无论它们看来多碍眼，却没有一部车少得了。后视镜的镜面所能够反映到的范围就是驾驶者的视野界限，业界称之为视界。对于汽车后视镜有“视界三要素”的提法：即驾驶者眼睛与后视镜的距离，后视镜的尺寸大小和后视镜的曲率半径。这三要素之间具有一定的关系，当镜面的曲率半径相同时，镜面的尺寸越大，镜面反映的视界越大。当后视镜的距离和尺寸相同时，镜面的曲率半径越小，镜面反映的视界越大。但是，事物总有两重性，虽然镜面的曲率半径越小视野范围越大，但同时镜面反映的物体变形程度也越大，这样看起来太扭曲，会造成驾驶者的错觉。所以从行车安全的角度出发，行业标准有了如下规定：平面镜的失真率不得大于3%，凸面镜的失真率不得大于7%，要求实物图像不能有太大歪曲变形。因此，镜面的曲率半径就有一个限制范围，行业标准规定外后视镜的曲率半径为R1200，内后视镜的曲率半径为无限大（平面镜）。后视镜就像是一部车的隐形护卫，驾驶者根据自己的视角不断调整它们，获得了更大的视野范围，为自己的每一个判断提供最安全、最可靠、最有保障的依据。

最后再说说汽车的老搭档——红绿灯。之所以将红黄绿三种颜色作为汽车搭档，是因为它们在波长界中有着不可替代的地位。老大是红色，其光波最长，穿透介质的能力最大，给人一种危险、警觉的心理反应，所以红色作为停止或危险的信号。黄色的波长仅次于大哥红色，也会给人一种警觉的心理反应，但不及红色那般有力，所以作为过渡、提醒人们注意的信号。绿色给人一种宁静、安全、舒畅的感觉，通常被视为安全信号。

汽车——这个已经走进了寻常百姓家，与我们息息相关的代步工具，蕴藏着无数光的科学，光的艺术。随着科技日新月异的迅猛发展，越来越多的光学技术在汽车上频繁使用，不仅提高了汽车的安全系数，而且可以使驾驶员更轻松、更舒适地操控车辆。我深信，在光学原理的助力下，汽车一定会越来越新颖独特、夺人眼球！