 |
بازتابنده مکعب گوشه
معرفی
این مدل آموزشی نحوه شبیه‌سازی انعکاس دسته‌ای از پرتوها در بازتابنده مکعب گوشه‌ای را با استفاده از رابط اپتیک هندسی نشان می‌دهد.
بازتابنده مکعب گوشه ای برای انعکاس پرتوها استفاده می شود به طوری که پرتوهای بازتاب شده بدون توجه به زاویه تابش، ضد موازی با پرتوهای فرودی هستند. یک بازتابنده مکعب گوشه اصلی از سه سطح منعکس کننده متعامد تشکیل شده است.
تعریف مدل
1000 پرتو با توزیع مخروطی به بازتابنده مکعب گوشه رها می شود. هندسه، نشان داده شده در شکل 1 ، به عنوان یک قسمت داخلی از کتابخانه Part برای ماژول Ray Optics وارد شده است. جهت اولیه و نهایی پرتوها برای تأیید موازی بودن مسیر اولیه و نهایی بدون توجه به زاویه تابش استفاده می شود.
شکل 1: هندسه یک بازتابنده مکعب گوشه معمولی.
نتایج و بحث
شکل 2 مسیرهای پرتو را در حین انتشار در هندسه نشان می دهد. عبارت رنگ مربوط به شاخص پرتو است که یک مقدار صحیح منحصر به فرد برای هر پرتو دارد. در شکل 3 ، زوایای اولیه و نهایی بین هر مسیر پرتو و سطح نرمال رسم شده است تا موازی بودن پرتوهای فرود و منعکس شده را تایید کند.
شکل 2: مسیرهای پرتو در بازتابنده مکعب گوشه.
شکل 3: زاویه تابش شدید برای پرتوهای بازتاب شده به عنوان تابعی از زاویه اولیه بین پرتوهای آزاد شده و سطح نرمال.
مسیر کتابخانه برنامه: Ray_Optics_Module/Verification_Examples/corner_cube_retroreflector
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Optics>Ray Optics>Geometrical Optics (gop) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > ردیابی پرتو را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
کتابخانه های بخش
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Windows کلیک کنید و Part Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Part Libraries ، Ray Optics Module>3D>Retroreflectors>corner_cube_retroreflector_3d را در درخت انتخاب کنید. |
3 |  روی افزودن به هندسه کلیک کنید . |
هندسه 1
بازتابنده مکعب گوشه 1 (pi1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Corner Cube Retroreflector 1 (pi1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمونه قسمت ، قسمت پارامترهای ورودی را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
نی | 1 | 1 | جهت پرتو برخوردی، جزء y |
سلسله | 1 | 1 | جهت اشعه حادثه، جزء z |
اپتیک هندسی (GOP)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometrical Optics (gop) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اپتیک هندسی ، بخش انتشار و انتشار پرتو را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Maximum number of secondary rays 0 را تایپ کنید . |
خواص متوسط 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Geometrical Optics (gop) روی Medium Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های متوسط ، قسمت ویژگی های متوسط را پیدا کنید . |
3 | از لیست n ، User defined را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1.5 را تایپ کنید . |
آینه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Mirror را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 5-7 را انتخاب کنید. |
دیوار 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
انتشار از گرید 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و Release from Grid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتشار از شبکه ، بخش مختصات اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن q x, 0 -22/sqrt(3) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن q y، 0 -22/sqrt(3)-5 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن q z، 0 -22/sqrt(3)+5 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Ray Direction Vector را پیدا کنید . از لیست برداری جهت پرتو ، Conical را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن N w ، 1000 را تایپ کنید . |
8 | بردار r را به صورت مشخص کنید |
1 | ایکس |
1.3 | y |
1 | z |
9 | در قسمت متن α ، pi/18 را تایپ کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: ردیابی اشعه
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 ، روی Step 1: Ray Tracing کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ردیابی پرتو ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست مشخصات مرحله زمان ، تعیین حداکثر طول مسیر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
5 |  روی Range کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای Range ، 0.2 را در قسمت متن Step تایپ کنید . |
7 | در قسمت Stop text عدد 70 را تایپ کنید . |
8 | روی Replace کلیک کنید . |
9 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مسیرهای پرتو (gop)
در پنجره Model Builder ، گره Ray Trajectories (gop) را گسترش دهید .
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Ray Trajectories (gop)>Ray Trajectories 1 را گسترش دهید، سپس روی Color Expression 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، gop.pidx را تایپ کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Ray Trajectories (gop) ، روی  Plot کلیک کنید . نمودار حاصل را با شکل 2 مقایسه کنید . |
نموداری برای نمایش زاویه تابش پرتوهای منعکس شده به عنوان تابعی از زاویه پرتوهای فرود با توجه به مرز نرمال ایجاد کنید. از عملگر at برای بدست آوردن زاویه تابش در t = 0 s استفاده کنید.
زاویه حاد بروز
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Acute Angle of Incidence را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Ray 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
اشعه 1
1 | در نوار ابزار Acute Angle of Incidence ، روی  More Plots کلیک کنید و Ray را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Ray ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text gop.phii را تایپ کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text عبارت (0,gop.phii) را تایپ کنید . |
زاویه حاد بروز
1 | در پنجره Model Builder ، روی Acute Angle of Incidence کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Acute Angle of Incident ، روی  Plot کلیک کنید . نمودار حاصل را با شکل 3 مقایسه کنید . |
