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Retrorreflector

Un retrorreflector es un elemento o superficie que refleja la luz de vuelta hacia la fuente, no importando el ángulo de incidencia. En otras palabras, refleja un frente de onda en dirección contraria que la de incidencia. Este comportamiento no equivale al de un espejo, ya que este último únicamente refleja los rayos de luz en la dirección de incidencia cuando ésta es perpendicular a la superficie (el ángulo de incidencia es 0).

Retroreflector de oro

Tipos de retrorreflectores

 
Principio de funcionamiento de un retrorreflector de esquina.

Retrorreflector de esquina

Se puede obtener un retrorreflector colocando tres espejos ordinarios de forma que todos sean perpendiculares entre sí, de modo tal que formen una esquina. La imagen que se produce es igual a la imagen producida por un espejo pero invertida. La combinación de las diferentes superficies hace que el haz de luz sea reflejado de vuelta a la fuente. A esto se le llama retrorreflector de esquina o de esquina de cubo.

La versión más común de los retrorreflectores de esquina, es la esquina de cubo que es literalmente la esquina truncada de un cubo que internamente posee material reflectante, o como se dijo anteriormente, tres espejos planos dispuestos perpendicularmente entre sí. Otra configuración, la llamada triple prisma se basa en tres pares de espejos dispuestos perpendicularmente. Ambos tipos tienen similares propiedades.

Ojos de gato

 
Ojo de gato.

También se puede formar un retrorreflector, con elementos ópticos reflectantes y refractantes dispuestos de tal forma que la superficie focal del elemento refractivo coincida con la superficie reflectora, normalmente una esfera transparente y un espejo esférico. En aproximación paraxial, se puede lograr este mismo efecto con la mínima divergencia posible usando una sola esfera transparente, siempre y cuando el índice de refracción del material sea ni + 1, siendo ni el índice del medio desde el que incide la luz en el retrorreflector. En ese caso, la superficie de la esfera se comporta como un espejo cóncavo esférico, con la curvatura requerida para un retrorreflector. No obstante, en la práctica el índice de refracción óptimo puede ser inferior a ni + 1, ya que en ocasiones es más deseable tener una ligera divergencia, como es el caso de las señales en carretera, donde los ángulos de iluminación y observación son diferentes.

El término «ojo de gato» viene de la semejanza de estos retrorreflectores con el efecto de «ojos brillantes en la oscuridad» producido en los ojos de los gatos y otros vertebrados. De hecho sus ojos reflejan la luz y no «brillan», pues no poseen luz propia. La combinación del lente del ojo (el cristalino) y el humor acuoso forman el elemento refractivo, mientras que el tapetum lucidum detrás de la retina forma el espejo esférico cóncavo, creando un retrorreflector natural.

Lentes de Luneberg y otros usos de óptica no lineal

Una tercera forma, mucho menos común, de producir retrorreflectores es usar elementos ópticos no lineales y fenómenos de conjugación de fase. Esta técnica es usada en sistemas ópticos avanzados, pues los espejos de fase conjugada son mucho más complejos y costosos, requiriéndose además una gran cantidad de energía para su fabricación. Sin embargo, estos dispositivos poseen mayor precisión en la dirección de retrorreflexión.

Las lentes de Luneberg son esferas de material transparente con índice de refracción no homogéneo, un buen ejemplo de estos dispositivos.

Aplicaciones

Retrorreflectores en la Luna

 
Retrorreflector dejado en la superficie lunar durante el transcurso de la misión Apolo 11.

Astronautas de las misiones Apollo 11, 14, y 15 dejaron retrorreflectores en la Luna como parte del experimento LR-3. Estos se consideran una de las principales evidencias contra las teorías de la conspiración de los alunizajes del Programa Apolo.

Además, la misiones soviéticas no tripuladas Lunojod 1 y 2, situaron rovers con pequeñas matrices retrorreflectantes. Inicialmente se recibieron señales reflejadas del Lunojod 1, pero debido a que se perdió la locación del vehículo, desde 1971 hasta 2010 no se había detectado ninguna señal de retorno. En 2010, un equipo de científicos de la Universidad de California en San Diego, ubicó a la sonda usando imágenes tomadas por el «Lunar Reconnaissance Orbiter» (Orbitador de Reconocimiento Lunar). En las pruebas subsiguientes se verificó el funcionamiento del retroreflector adosado. De hecho, por algún motivo desconocido, devuelve más fotones que los que el resto de los dispositivos ópticos similares dejados en la Luna. El Lunojod 2 ha estado devolviendo las señales a la Tierra en todo momento.[1]

Incluso bajo condiciones de buena visibilidad, solamente se recibe un fotón reflejado cada varios segundos. Esto convierte en un reto el trabajo de filtrar dichos fotones del fondo natural.[2]

Retrorreflectores en órbita terrestre

La serie de satélites de investigación LAGEOS, o Satélites Geodinámicos Láser, está diseñada para proporcionar órbitas de referencia para los estudios de geodinámica en la Tierra. Estos satélites están cubiertos por cientos de retrorreflectores a modo de gigantescas pelotas de golf. Hay dos satélites LAGEOS: LAGEOS-1 (lanzado en 1976), y LAGEOS-2 (lanzado en 1992). A fecha de 2004, ambos continúan en servicio.

Retrorreflectores como elemento de seguridad

 
Retrorreflector de bicicleta

Las propiedades de los retrorreflectores son aprovechadas para aumentar la visibilidad de objetos en condiciones de baja luminosidad, por lo que son usados como elementos de seguridad vial activa. Se hacen especialmente útiles en este campo debido a que la fuente de luz y el observador se sitúan aproximadamente en la misma dirección que une la fuente y el retrorreflector.

Se instalan en vehículos, chalecos, ropa deportiva, o en el asfalto, delimitando los carriles. También se usan como fondo de las placas de matrícula de los vehículos, para que su código pueda ser leído fácilmente desde cualquier ángulo, siempre y cuando se ilumine desde la dirección de observación.

Véase también

Referencias

  •   Datos: Q2835
  •   Multimedia: Retroreflectors

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Un retrorreflector es un elemento o superficie que refleja la luz de vuelta hacia la fuente no importando el angulo de incidencia En otras palabras refleja un frente de onda en direccion contraria que la de incidencia Este comportamiento no equivale al de un espejo ya que este ultimo unicamente refleja los rayos de luz en la direccion de incidencia cuando esta es perpendicular a la superficie el angulo de incidencia es 0 Retroreflector de oro Indice 1 Tipos de retrorreflectores 1 1 Retrorreflector de esquina 1 2 Ojos de gato 1 3 Lentes de Luneberg y otros usos de optica no lineal 2 Aplicaciones 2 1 Retrorreflectores en la Luna 2 2 Retrorreflectores en orbita terrestre 2 3 Retrorreflectores como elemento de seguridad 3 Vease tambien 4 ReferenciasTipos de retrorreflectores Editar Principio de funcionamiento de un retrorreflector de esquina Retrorreflector de esquina Editar Se puede obtener un retrorreflector colocando tres espejos ordinarios de forma que todos sean perpendiculares entre si de modo tal que formen una esquina La imagen que se produce es igual a la imagen producida por un espejo pero invertida La combinacion de las diferentes superficies hace que el haz de luz sea reflejado de vuelta a la fuente A esto se le llama retrorreflector de esquina o de esquina de cubo La version mas comun de los retrorreflectores de esquina es la esquina de cubo que es literalmente la esquina truncada de un cubo que internamente posee material reflectante o como se dijo anteriormente tres espejos planos dispuestos perpendicularmente entre si Otra configuracion la llamada triple prisma se basa en tres pares de espejos dispuestos perpendicularmente Ambos tipos tienen similares propiedades Ojos de gato Editar Ojo de gato Tambien se puede formar un retrorreflector con elementos opticos reflectantes y refractantes dispuestos de tal forma que la superficie focal del elemento refractivo coincida con la superficie reflectora normalmente una esfera transparente y un espejo esferico En aproximacion paraxial se puede lograr este mismo efecto con la minima divergencia posible usando una sola esfera transparente siempre y cuando el indice de refraccion del material sea ni 1 siendo ni el indice del medio desde el que incide la luz en el retrorreflector En ese caso la superficie de la esfera se comporta como un espejo concavo esferico con la curvatura requerida para un retrorreflector No obstante en la practica el indice de refraccion optimo puede ser inferior a ni 1 ya que en ocasiones es mas deseable tener una ligera divergencia como es el caso de las senales en carretera donde los angulos de iluminacion y observacion son diferentes El termino ojo de gato viene de la semejanza de estos retrorreflectores con el efecto de ojos brillantes en la oscuridad producido en los ojos de los gatos y otros vertebrados De hecho sus ojos reflejan la luz y no brillan pues no poseen luz propia La combinacion del lente del ojo el cristalino y el humor acuoso forman el elemento refractivo mientras que el tapetum lucidum detras de la retina forma el espejo esferico concavo creando un retrorreflector natural Lentes de Luneberg y otros usos de optica no lineal Editar Una tercera forma mucho menos comun de producir retrorreflectores es usar elementos opticos no lineales y fenomenos de conjugacion de fase Esta tecnica es usada en sistemas opticos avanzados pues los espejos de fase conjugada son mucho mas complejos y costosos requiriendose ademas una gran cantidad de energia para su fabricacion Sin embargo estos dispositivos poseen mayor precision en la direccion de retrorreflexion Las lentes de Luneberg son esferas de material transparente con indice de refraccion no homogeneo un buen ejemplo de estos dispositivos Aplicaciones EditarRetrorreflectores en la Luna Editar Articulo principal Laser Ranging Retro Reflector Retrorreflector dejado en la superficie lunar durante el transcurso de la mision Apolo 11 Astronautas de las misiones Apollo 11 14 y 15 dejaron retrorreflectores en la Luna como parte del experimento LR 3 Estos se consideran una de las principales evidencias contra las teorias de la conspiracion de los alunizajes del Programa Apolo Ademas la misiones sovieticas no tripuladas Lunojod 1 y 2 situaron rovers con pequenas matrices retrorreflectantes Inicialmente se recibieron senales reflejadas del Lunojod 1 pero debido a que se perdio la locacion del vehiculo desde 1971 hasta 2010 no se habia detectado ninguna senal de retorno En 2010 un equipo de cientificos de la Universidad de California en San Diego ubico a la sonda usando imagenes tomadas por el Lunar Reconnaissance Orbiter Orbitador de Reconocimiento Lunar En las pruebas subsiguientes se verifico el funcionamiento del retroreflector adosado De hecho por algun motivo desconocido devuelve mas fotones que los que el resto de los dispositivos opticos similares dejados en la Luna El Lunojod 2 ha estado devolviendo las senales a la Tierra en todo momento 1 Incluso bajo condiciones de buena visibilidad solamente se recibe un foton reflejado cada varios segundos Esto convierte en un reto el trabajo de filtrar dichos fotones del fondo natural 2 Retrorreflectores en orbita terrestre Editar La serie de satelites de investigacion LAGEOS o Satelites Geodinamicos Laser esta disenada para proporcionar orbitas de referencia para los estudios de geodinamica en la Tierra Estos satelites estan cubiertos por cientos de retrorreflectores a modo de gigantescas pelotas de golf Hay dos satelites LAGEOS LAGEOS 1 lanzado en 1976 y LAGEOS 2 lanzado en 1992 A fecha de 2004 ambos continuan en servicio Retrorreflectores como elemento de seguridad Editar Retrorreflector de bicicleta Las propiedades de los retrorreflectores son aprovechadas para aumentar la visibilidad de objetos en condiciones de baja luminosidad por lo que son usados como elementos de seguridad vial activa Se hacen especialmente utiles en este campo debido a que la fuente de luz y el observador se situan aproximadamente en la misma direccion que une la fuente y el retrorreflector Se instalan en vehiculos chalecos ropa deportiva o en el asfalto delimitando los carriles Tambien se usan como fondo de las placas de matricula de los vehiculos para que su codigo pueda ser leido facilmente desde cualquier angulo siempre y cuando se ilumine desde la direccion de observacion Vease tambien EditarEspejoReferencias Editar http ilrs gsfc nasa gov docs williams lw13 pdf https archive is 20120629195920 sunearth gsfc nasa gov eclipse SEhelp ApolloLaser html Datos Q2835 Multimedia Retroreflectors Obtenido de https es wikipedia org w index php title Retrorreflector amp oldid 119300026, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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