汽車中的光學知識

許家鑫

【摘要】 筆者在本文中就汽車中的光學知識作了一些探討。

【關鍵詞】 汽車 光學知識

帶上墨鏡，系好安全帶，手握方向盤，腳踩油門，策馬奔騰，萬里馳騁。加速，加速，盡情享受汽車帶來的無限暢快……

在這酣暢淋漓的暢快背后，光學原理可是起到了舉足輕重的作用的。讓我們一起走近汽車來看看吧！

看到汽車，首先映入眼簾的就是擋風玻璃，我一直很好奇為什么小轎車的擋風玻璃要是傾斜的，而大型汽車的卻是豎直的？是為了減小阻力嗎？這可要從光學角度來分析：擋風玻璃是透明的，但不是絕對沒有反射的。坐在駕駛員后面的乘客會由于反射成像在駕駛員的前方。小轎車較矮，坐在里面的乘客經擋風玻璃成像在前方，若擋風玻璃是豎直的，則所成的像與車前方行人的高度差不多，這就會干擾駕駛員的視覺判斷，容易出事故。而當擋風玻璃為傾斜時，所成的像就會在車前的上方，駕駛員看不到車內人的像，就不會影響視覺判斷，保證行車安全。大型汽車一般很高，駕駛員的位置（視線）比路面行人要高些，這時雖然車內乘客經擋風玻璃反射成的像在車前方，但位置比路上行人高得多，且比較暗淡，因而不會影響駕駛員的視覺判斷。需要格外注意的是在夜晚駕駛的汽車時，務必保證車內的燈都是關閉的，因為一旦車內的燈打開，汽車的擋風玻璃相當于一個平面鏡，那么車內人、物在玻璃的反射下會在車前方形成虛像，而且車內光線比外面強，所以像可能比車前的行人還要明顯，這十分容易導致司機分不清車內外景物，一旦產生混淆，造成判斷失誤，就會釀成悔恨終生的交通事故。

除了要迅捷地到達目的地外，汽車還必須承擔保證所有乘客安全的重任，真可謂是勞苦功高啊！故此，設計者給汽車許多雙眼睛。我最喜歡的是裝于汽車頭部兩側的那雙閃閃發光的大眼，它就是汽車的前大燈。它承擔了夜間的照明的主要工作，分為遠光和近光兩種照明方式。遠光燈在凹面鏡的焦點上，發出的光會平行射出，光線較為集中，亮度較大，可以照到很遠很高的物體。近光燈在其焦點以外，（1倍到2倍焦點間），發出的光呈現發散狀態出來，可以照到近處較大范圍內的物體，能夠較好的讓夜間行駛變得更加安全、可靠。

汽車除了睜著大眼以外，還會眨眼喔。你看在汽車大燈旁，還有兩只“小眼睛”，它們同車尾左右兩邊的兩只“小眼睛”各自連結，這是用來指示方向的轉向燈。當汽車要向左或向右轉向時，通過操縱轉向開關，使車輛左邊或右邊的轉向信號燈經閃光器通電而閃爍發光，用來提示前后左右車輛及行人注意。轉向后，回轉轉向盤，轉向盤控制裝置可自動使轉向開關回位，轉向燈停止頻閃。駕駛員還可以通過操縱危險警報開關使左右兩邊的轉向燈同時頻閃，發出警示，提示避讓。

睜開眼，眨眨眼，汽車還會瞪瞪眼。你看，當駕駛員剎車時，汽車尾部總有兩只“紅色的眼睛”瞪著，它告訴行駛在后面的車輛，我在降速，你可要注意保持距離喲。它就是剎車燈，一般被安裝在車輛尾部，主體顏色為紅色的燈，以便后面行駛的車輛易于發現前方車輛剎車，起到防止追尾事故發生的目的。簡單的車型就是電源通過保險，然后到剎車開關，踩下制動踏板進行剎車時，開關聯通，電被送到兩個剎車燈和一個高位剎車燈那里，通過負線與車體連接構成回路。

另外，汽車還會翻白眼。汽車倒車時尾部還有兩只“白色的眼睛”——倒車燈，會發出白色光線，警告車后的車輛和行人，表示該車正在倒車。

為了保證安全，設計者們不僅給汽車裝上了這么多車燈，還至少配備了三個后視鏡，它們分別位于車外側左、右兩邊和車室內的中央。兩個外側的后視鏡，無論它們看來多礙眼，卻沒有一部車少得了。后視鏡的鏡面所能夠反映到的范圍就是駕駛者的視野界限，業界稱之為視界。對于汽車后視鏡有“視界三要素”的提法：即駕駛者眼睛與后視鏡的距離，后視鏡的尺寸大小和后視鏡的曲率半徑。這三要素之間具有一定的關系，當鏡面的曲率半徑相同時，鏡面的尺寸越大，鏡面反映的視界越大。當后視鏡的距離和尺寸相同時，鏡面的曲率半徑越小，鏡面反映的視界越大。但是，事物總有兩重性，雖然鏡面的曲率半徑越小視野范圍越大，但同時鏡面反映的物體變形程度也越大，這樣看起來太扭曲，會造成駕駛者的錯覺。所以從行車安全的角度出發，行業標準有了如下規定：平面鏡的失真率不得大于3%，凸面鏡的失真率不得大于7%，要求實物圖像不能有太大歪曲變形。因此，鏡面的曲率半徑就有一個限制范圍，行業標準規定外后視鏡的曲率半徑為R1200，內后視鏡的曲率半徑為無限大（平面鏡）。后視鏡就像是一部車的隱形護衛，駕駛者根據自己的視角不斷調整它們，獲得了更大的視野范圍，為自己的每一個判斷提供最安全、最可靠、最有保障的依據。

最后再說說汽車的老搭檔——紅綠燈。之所以將紅黃綠三種顏色作為汽車搭檔，是因為它們在波長界中有著不可替代的地位。老大是紅色，其光波最長，穿透介質的能力最大，給人一種危險、警覺的心理反應，所以紅色作為停止或危險的信號。黃色的波長僅次于大哥紅色，也會給人一種警覺的心理反應，但不及紅色那般有力，所以作為過渡、提醒人們注意的信號。綠色給人一種寧靜、安全、舒暢的感覺，通常被視為安全信號。

汽車——這個已經走進了尋常百姓家，與我們息息相關的代步工具，蘊藏著無數光的科學，光的藝術。隨著科技日新月異的迅猛發展，越來越多的光學技術在汽車上頻繁使用，不僅提高了汽車的安全系數，而且可以使駕駛員更輕松、更舒適地操控車輛。我深信，在光學原理的助力下，汽車一定會越來越新穎獨特、奪人眼球！