Когда реальность открывает тайны,
уходят в тень и меркнут чудеса ...

Катафот Йака-Кушелева продолжает удивлять...

Обнаружилось ещё одно любопытное свойство призматического катафота Йака-Кушелева.
Даже при углах падения более 90 градусов ячейка катафота возвращает часть луча в обратном направлении!

Падающий луч изображён белым, отражённый - зеленым цветом.

 То же (ячейка повёрнута вокруг вертикальной оси).

 То же (реберная модель)

 Фронтальная проекция, вид сверху, вид сбоку, перспектива.

 То же (показаны поверхность внутреннего отражения).

Модель сапфировой ячейки призматического катафота Йака-Кушелева (показана только изнанка поверхности внутреннего отражения). Для гарантии полного внутреннего отражения при любых углах падения эта поверхность может быть покрыта проводником.

Скрипт для изображения траектории луча:

b00 = box length:10 width:0.1 height:0.1 pos:[-0.7,6.2,3.5] wirecolor:[255,255,255]
b00.pivot = [-0.7,1.2,3.5]
rotate b00 -20 [1,0,0]
rotate b00 10 [0,0,1]
b6 = copy b00 wirecolor:[0,255,0]
move b6 [0.4,3.2,-1.7]
s00 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[-0.7,1.2,3.5]
b = box length:3.2 width:0.1 height:0.1 pos:[0,-0.2,3] wirecolor:[255,0,0]
rotate b 25 [0,0,1]
s0 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[0.75,-1.65,3]
b.pivot = [0.75,-1.65,3]
rotate b 10 [1,0,0]
rotate b 0 [0,0,1]
b1 = box length:6 width:0.1 height:0.1 pos:[2.05,-4.3,3] wirecolor:[255,255,0]
rotate b1 25 [0,0,1]
b1.pivot = [0.75,-1.65,3]
rotate b1 105 [1,0,0]
rotate b1 -2 [0,1,0]
s2 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[3.5,-0.3,-2.2] wirecolor:[255,0,0]
b2 = box length:1 width:0.1 height:0.1 pos:[3.5,-0.8,-2.2] wirecolor:[0,255,0]
b2.pivot = [3.5,-0.3,-2.2]
rotate b2 28 [0,0,1]
rotate b2 10 [1,0,0]
s3 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[4,-1.2,-2.35] wirecolor:[255,0,0]
b3 = box length:2 width:0.1 height:0.1 pos:[4,-2.2,-2.35] wirecolor:[200,200,255]
b3.pivot = [4,-1.2,-2.35]
rotate b3 34 [0,0,1]
rotate b3 -7 [0,1,0]
s4 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[5.1,-2.85,-2.2] wirecolor:[255,0,0]
b4 = box length:2.75 width:0.1 height:0.1 pos:[5.1,-4.3,-2.2] wirecolor:[0,0,255]
b4.pivot = [5.1,-2.85,-2.2]
rotate b4 -58 [1,0,0]
rotate b4 -60 [0,0,1]
s4 = box length:0.1 width:0.1 height:0.1 pos:[3.8,-3.6,0.2] wirecolor:[255,0,0]
b5 = box length:9 width:0.1 height:0.1 pos:[3.8,1,0.2] wirecolor:[255,0,255]
b5.pivot = [3.8,-3.6,0.2]
rotate b5 10 [1,0,0]
rotate b5 27 [0,0,1]

 Катафоты тайские и китайские ...

Я решил смоделировать всю линейку призматических тайских, китайских и др. катафотов, начиная с катафота Куберы:

Конструкция призматического катафота Куберы-Кушелева рассчитана на уменьшение длины волны в диэлектрике не в 3 раза, как в катафоте Йака-Кушелева, а только в 2 раза.

Скрипт для 3D Studio:

-- Cataphot Kubera-Kushelev
--
b = mesh vertices: #([0,0,0],[0,0,1],[0,1,0],[0,1,1],[1,0,0],[1,0,1],[1,1,0],[1,1,1]) \
faces: #([1,2,4],[1,4,3],[5,7,8],[5,8,6],[2,6,4],[4,6,8],[1,3,7],[5,1,7],[3,4,7],[7,4,8],[2,1,6],[6,1,5]) wirecolor:[255,255,255]
b1 = copy b wirecolor:[255,255,255]
move b1 [1,0,0]
b2 = copy b wirecolor:[255,255,255]
move b2 [0,1,0]
b3 = copy b wirecolor:[255,255,255]
move b3 [0,0,1]
attach b b1
attach b2 b3
attach b b2
c = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c [-2,1,1]
c1 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c1 [2,-1,-1]
c2 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c2 [1,-2,1]
c3 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c3 [-1,2,-1]
c4 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c4 [1,1,-2]
c5 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c5 [-1,-1,2]

Разглядывая эту фотографию я заметил, что структура катафота этих тайских богов отличается как от катафота Куберы, так и от катафота Йака... 

Зато она совпадает со структурой катафота китайских богов...

Что может означать это характерное углубление, разделяющее каждую ячейку катафота на три части?

Похоже, что речь идёт об этой структуре ...

Вид сверху, сбоку, фронтальная проекция и перспектива.



Эта структура занимает промежуточное положение между катафотом Куберы и Йака.

В ближайшее время я планирую сделать несколько разных типов катафотов из разных материалов (стекло, пластиковые зеркала, алюминиевые пластинки, керамика, гипс, ... дерево). Деревянный или алюминиевый катафот будет испытываться с помощью отражения упругих шариков. Алюминиевый катафот лучше деревянного тем, что кроме функций механического катафота он может выполнять и функции электромагнитного катафота, т.е. для экспериментов с измерительным радаром.

Этот катафот "тайский-китайский" можно построить по более простому скрипту:

-- Cataphot Tai-Kitai (Kushelev's experimental)
b = mesh vertices: #([0,0,0],[0,0,1],[0,3,0],[0,3,1],[3,0,0],[3,0,1],[3,3,0],[3,3,1]) \
faces: #([1,2,4],[1,4,3],[2,6,4],[4,6,8],[2,1,6],[6,1,5]) wirecolor:[255,255,255]
c = copy b wirecolor:[200,255,200]
rotate c 90 [0,0,1]
rotate c -90 [0,1,0]
c1 = copy b wirecolor:[200,255,200]
rotate c1 -90 [0,0,1]
rotate c1 90 [1,0,0]
attach b c
attach b c1
scale b [0.5,0.5,0.5]
c = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c [-1,2,1]
c1 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c1 [1,-2,-1]
c2 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c2 [2,-1,1]
c3 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c3 [-2,1,-1]
c4 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c4 [1,1,2]
c5 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c5 [-1,-1,-2]

Его можно склеить из 27 зеркал следующих размеров (у.е.):

4*4 3 шт.
3*3 6 шт.
3*2 6 шт.
3*1 12 шт.

Зеркала можно склеить с помощью кубиков или уголков.

Идеальный вариант - тонкие пластиковые зеркала толщиной ~1 мм. В этом случае размер элементарного квадрата можно быть несколько сантиметров.

Материал с форума лаборатории Наномир:

Уважаемый Ярослав, Вы не могли бы приобрести для начала 1 лист? Это находится на М.Семёновская.

Ярослав: ОК! Завтра куплю.

Уголок ПВХ пластмассовый белый, 25х25мм, 3м 90 руб. Нужно приобрести 3 шт. и подходящий клей... А для того, чтобы вырезать полосы из зеркального листа, нужен резак...
Для удобства транспортировки зеркальный лист желательно сразу разрезать на пластины 0.5м * 0.5м.

***

Материал с форума Electronix:

Кушелев: Уважаемые коллеги!

Будьте любезны, подскажите, где найти проект, в котором моделируется процесс преломления луча электромагнитных волн на границе воздух/диэлектрик. Мне нужно определить, какая часть луча отразится, а какая часть испытает преломление на границе "воздух/сапфир" при различных углах падения.

Для упрощения расчёта, вероятно, нужно использовать систему волноводов, иначе объём расчётов может получиться слишком большим для компьютера с 3 гигами памяти и 2ГГц-процессором.

Если примеров подобного расчёта нет, то посоветуйте, как расположить порты и задать бокс, чтобы объём вычислений получился "по силам" smile.gif

Можно ли получить решение в тонком слое, т.е. как бы свести трёхмерную задачу к двухмерной?

Ulysses: Это не вопрос по HFSS. Это решается аналитически.
Коэффициент отражения R = (1-n)/(1+n), коэффициент прохождения T = 2/(1+n), где n = sqrt(eps).
Более подробно см. Баскаков "Электродинамика и распространение радиоволн", стр. 110.

Кушелев: Благодарю! Но аналитическое решение подходит для одного угла падения.

На форуме Scientific.ru сообщение о гибридном катафоте бесследно исчезло. На Сайтехе сообщение о новинке науки и техники уничтожили, а тему бросили в мусорную корзину. На форуме по оптике на Physics.nad.ru за три дня никто не отреагировал...