双反射

当光线射到两种媒质分界面上时，一部分光线改变了传播方向返回原来媒质中继续传播，这种现象称为光的反射，光的反射遵循反射定律。在自然界中，存在着漫反射、镜面反射和逆反射三种光的反射现象。

光的漫反射

漫反射是一种最常见的反射形式。漫反射发生在光线入射到任何粗糙表面上，比如路面、树叶、衣服和车辆上所引起的反射。

这些粗糙表面使入射光线发散到各个方向，只有很少一部分光线可以被反射回光源方向。所以漫反射材料只能给人眼提供很少的可视性。夜间行车时，如果没有其他光源的辅助，驾驶者观察道路上物体的主要途径，就是车灯照射所引起的这种漫反射中，能够返回到驾驶者眼中的少部分光线。图1是光的漫反射原理示意图。

光的镜面反射

镜面反射是在光线入射到一个非常光滑或有光泽的表面上时发生的。光线在物体表面反射的角度和入射的角度，度数相同但方向相反。如果物体的表面和光源成精确的直角，那么反射光线会完整地反射回光源方向。这种镜面反射现象可能会在某些漫反射物体上发生，比如被雨水或冰覆盖的路面。

对驾驶员来说，远距离的路灯和对面驶来的汽车前照灯形成的光线，其在被雨水或冰覆盖的路面上形成的不是漫反射，而是镜面反射，光线会射到驾驶员的眼睛里。图2是光的镜面反射原理示意图。

光的逆反射

在有光线的条件下能否看到物体，取决于物体发射的光线和环境发射的光线的颜色对比度与光的总量对比度。光的发射是依靠炽热(燃烧)或发光来完成，灯泡和萤火虫就是两个例子，物体发射出光线让物体具备可视性。在上面提到的两个例子中，发射光线是物体自身的光源，并且需要消耗一定的能量。

物体反射是物体自身并不发射任何光线，而是借助其他光源的光线。光线入射到一个物体上并在该物体上反射出去，也是一种光的来源，属于被动光源，英文叫passive light source。

一个物体的反射性能，或者说该物体有多反光，取决于入射光线的强度和该物体的物质组成。图3是光的逆反射原理示意图。

逆反射是指反射光线从靠近入射光线的反方向，向光源返回的反射。当入射光线在较大范围内变化时，仍能保持这一特性。

逆反射也被称为反光、回射、定向反射或反向反射，概念最初来自英文，原文是Retro-reflection，也可以写成Retroreflection。这个词由两部分组成，Retro的意思是向后的，Reflect 的意思是反射。Retro-reflection在这里是特指光线照射到一表面后反射回到光源方向的现象。

逆反射技术

逆反射技术是一门跨学科的综合性实用技术，主要包括逆反射原理及其术语定义等基础研究内容和材料科学及其应用技术等应用基础研究内容。其建立和使用，是围绕着光控制技术展开的，目的是通过特种手段改变光源照射后的光路径，使其反射到需要照射的地方。涉及到的主要技术学科，包括了高等数学、光学、材料学、气象学、人体工程学以及应用科学等领域，交通工程及交通安全是其最主要的应用领域之一。

逆反射在被照射的物体表面反射一部分入射光线回光源方向时发生。一般来说，逆反射技术使用非常微小的球体或立方角体元素(棱镜)去完成光线折返的功能。球面反射的工作方式是:一个入射的光线从玻璃珠前面进入，在玻璃珠内被折射后穿透玻璃珠在后面离开，再被玻璃珠后面的镜面反射回玻璃珠，光线从玻璃珠后面再次穿透后从前面出来，返回光源的方向。而立方角体不同于球体的是它的形状和对光线的反射线路，立方角体是具有逆反射性能的透镜元素，每个元素有三个相互垂直的反射表面，一个入射光线会在这三个反射表面上分别镜面反射一次以后返回到和入射光平行的方向。它的工作原理很象在房间的墙角上扔篮球后被反弹回来。图4和图5是球面和棱镜两种逆反射的原理示意图。

利用上述光反射原理，通过人工技术的合成，就形成了可以实现光线逆反射效果的新型物质--逆反射材料。将逆反射材料应用于道路交通安全或相关领域，如制成反光交通标志标线等交通安全设施、反光衣物、反光车牌等，就形成了逆反射的应用技术。

逆反射材料

具有逆反射性能的材料统称为逆反射材料。通过使用逆反射材料，可让机动车驾驶员通过机动车的前车灯光来发现和识别远处带有逆反射材料(反光材料)的人和物。

逆反射材料的发展要追溯到上世纪二十年代。善于发现新事物的人们，发现在晚上用灯光照射猫的眼睛时，猫的眼睛会发射出很强的光线，可以很清楚的看清猫的眼睛。受到猫眼的启示，人们开始研究反光科学，以利用它反射汽车的灯光，解决交通标志夜间的视读问题，如图6、7、8。

逆反射材料是在暴露的表面或接近表面有一层薄的、连续的微小逆反射元素的反射层，例如反光膜、反光片、道路交通标线等。在交通行业里，逆反射材料也称反光材料或回归反射材料，其称呼最初来自Retroreflective materials的英文翻译。

逆反射材料之所以能够反光，主要在于其中含有高折射率玻璃珠或者微棱镜结构，实现了光的球面反射或棱镜反射。这种高折射玻璃珠或者微棱镜，可将发射过来的光线反射回光源处，从而给驾驶员提供清晰的可见度。

值得关注的是，逆反射材料的反光层不是一种天然物质，而是人类创造出的一种新型物质。第一个根据猫眼原理生产出来的逆反射材料是玻璃球，其结构和大小几乎完全和猫眼一样，就是一个透明的浑圆的球体，再加上一层具有光滑表面的金属反射层。因为玻璃和金属的材质不同，需要制成的形状也不同，所以一般都是分别制作，然后再组装在一起的。当做成特定的标志牌时，需要预先制定相应的带凹槽的模板。比如图9、10中的"STOP"标志牌，就是先在金属板上制作"STOP"的字符的凹槽，然后在凹槽中粘贴金属层，再在金属层上排列玻璃球，最后把凹槽的边缘封起来，就制作成了一块完整的标志牌。这种标志牌其实是一种半反射的标志牌，除了镶有金属层和玻璃球的凹槽部分，标志牌的其余部分是不反光的。这样的标志牌在晚上时因为字符的背景都不反光，反而衬托出字符的高亮度。

图9中是在美国加利福尼亚州至今仍然在使用的"古老"的交通标志牌，该标志牌的逆反射材料为玻璃珠结构。照片9为白天视觉效果，照片右边为夜间视觉效果。在车速不高和没有其他光源干扰的时代，这样的发明，解决了不少夜间视认的困难。需要注意的是，这种反光标志的依然存在和使用，并不意味着反光标志的技术到此就够用了，而是见证着逆反射技术的起源，也体现了发展的持续需求。

玻璃球反光技术和在标志牌上涂覆油漆相比，是一个划时代的进步。从这个技术开始，标志牌开始逐步实现了夜间的可视认效果，为汽车的应用和时代的进步，提供了不断完善的视认保证。