Зеркало как работает

Как работает зеркало

Общеизвестные современные зеркала, как правило, не более, чем лист стекла с нанесенным на изнанку тонким металлическим слоем. Кажется, будто зеркала были вокруг всегда, в той или иной форме, но в нынешнем виде, они появились относительно недавно. Еще тысячу лет назад зеркалами были полированные диски из меди или бронзы, которые стоили больше, чем большинство людей той эпохи могли себе позволить. Крестьянин, который хотел видеть свое отражение, шел смотреться в пруд. Зеркала в полный рост, являются еще более недавним изобретением. Им всего лишь около 400 лет.

Зеркала представляют нам истину и иллюзию в одно и то же время. Возможно, этот парадокс делает зеркала центром притяжения для магии и науки.

Зеркала в истории

Когда люди начали делать простые зеркала около 600 года до н.э., они использовали полированный обсидиан в качестве отражающей поверхности. В конце концов, они начали производить более сложные зеркала, сделанные из меди, бронзы, серебра, золота и даже свинца.

Однако, учитывая вес материала, эти зеркала были крошечные по нашим меркам. Они редко достигали 20 см в диаметре и, в основном, использовались в качестве украшения. Особым шиком было носить зеркало, прикрепленное у поясу цепочкой.

Одним из исключений стал Фаросский маяк, одно из семи чудес света, чье большое бронзовое зеркало ночью отражало огонь огромного костра.

Современные зеркала появились только в конце Средневековья, но в те времена их производство было сложным и дорогим. Одной из проблем было то, что в песке для стекла содержалось слишком много примесей, мешающих созданию настоящей прозрачности. Кроме того, тепловой удар, вызываемый добавлением расплавленного металла для создания отражающей поверхности, почти всегда раскалывал стекло.

В эпоху Ренессанса, когда флорентийцы изобрели способ изготовления низкотемпературной свинцовой изнанки, дебютировали современные зеркала. Эти зеркала были окончательно чистыми, что позволило использовать их в искусстве. Например, архитектором Филиппо Брунеллески была создана линейная перспектива с зеркалами, чтобы создать иллюзию глубины пространства. Кроме того, зеркала основали новую форму искусства — автопортрет. Венецианские мастера зеркального дела добились вершин в стекольной технике. Их секреты были столь драгоценными, а торговля зеркалами настолько прибыльной, что мастеров-предателей, которые пытались продать свои знания за рубеж, часто убивали.

В это время зеркала были по-прежнему доступны только для богатых, но ученые начали искать альтернативные способы их применения. В начале 1660-х годов, математики отметили, что зеркала потенциально могут быть использованы в телескопах вместо линз. Джеймс Брэдли использовал эти знания, чтобы построить первый зеркальный телескоп в 1721 году.

Современное зеркало делается путем серебрения — распыления тонкого слоя серебра или алюминия на изнаночную часть листа стекла. Юстус Фон Лайбиг изобрел этот процесс в 1835 году. Большинство зеркал, произведенных сегодня, делается более прогрессивным способом нагревания алюминия в вакууме, который затем прилипает к более прохладному стеклу. Для бытовых зеркал может по-прежнему применяться серебро, но у серебра есть существенный недостаток – оно быстро окисляется и поглощает атмосферную серу, создавая темные участки. Алюминий в меньшей мере подвержен потемнению, поскольку тонкий слой оксида алюминия остается прозрачным. Зеркала теперь используются для всех целей — от жидкокристаллического проецирования, до автомобильных фар и лазеров.

Физика зеркала

Чтобы понять, физику зеркала, сначала мы должны понять физику света. В законе отражения говорится, что когда луч света попадает на поверхность, он отскакивает определенным образом, подобно мячу, брошенному в стену. Входящий угол, называемый углом падения, всегда равен углу, под которым луч покидает поверхность, или углу отражения.

Свет сам по себе невидим, пока он не отразится от чего-то и не попадает в наши глаза. Луч света, распространяющийся через пространство, не видно со стороны, пока он не попадает в среду, которая рассеивает его, например, облако водорода. Это рассеивание известно как рассеянное отражение и является тем, как наши глаза интерпретируют то, что происходит, когда свет попадает на неровную поверхность. Закон отражения по-прежнему применяется, но вместо того, чтобы ударяться об одну гладкую поверхность, свет ударяется о множество микроскопических поверхностей.

Зеркала, обладая гладкой поверхностью, отражают свет не нарушая входящих изображений. Это называется зеркальным отражением. Изображение в зеркале является мнимым, так как оно образуется не пересечением самих отраженных световых лучей, а их «продолжений в зазеркалье» У многих возникает любопытный вопрос — почему зеркала всегда показывают изображения, повернутые «слева направо», а не «правильные»? Дело в том, что зеркальное отображение выглядит как «световой штамп», а не вид на предмет с точки зрения зеркала. При этом и расстояние до предмета, и размер предмета в плоском зеракале — остаются такими же, как и у оригинала.

Типы зеркал

Простой способ изменить работу зеркала – искривить его. Кривые зеркала существуют в двух основных вариантах: выпуклые и вогнутые.

Отражение параллельного пучка лучей от выпуклого зеркала. F – мнимый фокус зеркала, O – оптический центр; OP – главная оптическая ось

Выпуклое зеркало, в котором центр выгнут наружу, отражает широкий угол возле его краев, создавая слегка искаженное изображение, которое меньше фактического размера. Выпуклые зеркала имеют много применений. Чем меньше размер изображения, тем больше в таком зеркале вы сможете увидеть. Выпуклые зеркала используют в автомобильных зеркалах заднего вида. Некоторые универмаги устанавливают выпуклые по вертикали зеркала в гардеробной потому, что в них клиенты выглядят выше и тоньше, чем на самом деле.

Отражение параллельного пучка лучей от вогнутого сферического зеркала. Точки O – оптический центр, P – полюс, F – главный фокус зеркала; OP – главная оптическая ось, R – радиус кривизны зеркала

Вогнутые или сферические зеркала с кривизной внутрь похожи на фрагмент шара. У этих зеркал свет отражается в определенной зоне перед ними. Эта область называется фокусная точка. Издалека объекты в таком зеркале будут казаться перевернутыми вверх дном, но, если подойти к зеркалу ближе фокусной точки — изображение переворачивается. Вогнутые зеркала используются повсеместно, например, для зажжения Олимпийского Огня.

Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак:

для вогнутого зеркала для выпуклого где R – радиус кривизны зеркала.

Теперь, когда вы знаете основные типы зеркал, можно вспомнить о других, более необычных их типах. Вот краткий список:

1. Нереверсивное зеркало: Патент на нереверсивное зеркало получен в 1887 году, когда Джон Дерби, создал его путем размещения двух зеркал, перпендикулярных друг к другу.

2. Акустические зеркала: Акустические зеркала в виде огромных бетонных блюд построены, чтобы отражать и распространять звук, а не свет. Английские военные использовали их до изобретения радара в качестве системы раннего предупреждения в отношении воздушных атак.

3. Двустронние зеркала: Эти зеркала изготавливаются путем покрытия одной стороны листа стекла очень тонким слоем светоотражающего материала, через который может проходить яркий свет. Такие зеркала устанавливаются в комнатах для допросов. С одной стороны такого зеркала расположена темная комната для наблюдающих полицейских, с другой – ярко освещенная комната для допроса. Наблюдатели из темной комнаты видят допрашиваемого человека в светлой комнате, а он видит в таком зеркале только свое зеркальное отражение. Обычное оконное стекло — тоже слабый светоотражающий материал. По этой причине трудно разглядеть что-то на улице в темное время суток, когда в комнате включен свет.

Зеркала в литературе и суевериях

Волшебных зеркал в литературе предостаточно, от древней истории о красавце Нарциссе, влюбленного и тосковавшего по его собственному отражению в луже воды, до путешествия Алисы в Зазеркалье. В китайской мифологии есть история о Зеркальном Королевстве, где существа связаны магией сна, но в один прекрасный день воскреснут для битвы с нашим миром.

Зеркала также имеют тесные связи и с концепцией души. Это порождает множество диких суеверий. Например, разбив зеркало, вы, якобы, заработаете целых семь лет невезения. Объяснение заключается в том, что ваша душа, обновляемая каждые семь лет, разрушается вместе с разбитым зеркалом. Из этой же теории следует, что вампиры, которые не имеют души, становятся невидимыми в зеркале. Смотреться в зеркало также опасно для младенцев, чьи души неразвиты или же они начнут заикаться.

Духи часто связаны с зеркалами. Зеркала покрываются тканью из уважения к памяти умерших во время еврейского траура, но во многих странах это также принято делать. Согласно суеверию, зеркало может заманить в ловушку душу умирающего человека. Женщина, которая рожает и смотрит в зеркало, вскоре будет видеть призрачные лица, выглядывающие из-за ее отражения. Более того, если вы смотрите в зеркало в канун Рождества со свечой в руке и называете имя умершего громким голосом, то сила зеркала покажет вам лицо этого человека. Так же распространены девичьи гадания на «суженого», в которых по замыслу гадающих, зеркало должно показать лицо будущего жениха.

Как работают и как устроены зеркала на заказ?

Вы не верите, что зеркала на заказ с нами уже с начала времен? Это правда! Первые люди изучали спокойную, темную лужу воды рассматривая свое отражение. Разве Вы не задаетесь вопросом, какова была их реакция? Кто те люди? И что они делают в воде?!В принципе, любая гладкая поверхность может быть зеркалом, если отражает почти весь свет, который попадает на неё — не поглощая или рассеивая. Ключевым фактором является ровная поверхность, потому что шероховатые поверхности рассеивают свет, а не отражают его.

Когда фотоны — лучи света, идущие от объекта (твое улыбающееся лицо, например) ударяют по гладкой поверхности зеркала, они отскакивают обратно под тем же углом. Ваши глаза видят эти отраженные фотоны как зеркальное отражение. В зеркале изображение перевернуто, и Вы это можете легко увидеть, если встанете перед ним в футболке с надписью. Слова на футболке в зеркале отразятся наоборот.

Конечно, не все гладкие поверхности имеют свойства зеркала. Если гладкая поверхность поглощает фотоны, они не могут быть отражёнными и не будет никакого эффекта.

Хотя спокойная, темная вода используется в качестве зеркала с начала времен, люди стали делать зеркала тысячи лет назад. Первые зеркала были, вероятно, отполированными камнями, такие как обсидиан (разновидность вулканического стекла). Большие куски полированного металла, такого как латунь, были также использованы в качестве зеркала, хотя они и были достаточно дорогими.

Современные зеркала на заказ, с которыми вы знакомы, появились намного позже. Европейские производители стекла начали осваивать процесс покрытия прозрачного стекла тонким слоем отражающего металла в 15-16 веках.

Сегодня зеркала обычно делаются из прозрачного стекла, которое покрыто с одной стороны тонким слоем металла, таким как серебро или алюминий. Зеркала в большинстве ванных комнат — это виды зеркал, известные как плоские зеркала. Они действительно плоские и отражают объекты очень точно, с сохранением относительных размеров и положения объектов, которые находятся в поле зрения.

Кроме того, чтобы помочь вам убедиться, что ваши волосы выглядят красиво, прежде чем отправиться на прогулку или на работу, зеркала имеют много важных функций. Например, зеркала заднего вида на автомобиле позволят вам увидеть, что находится позади авто, и тем самым контролировать ситуацию. Зеркала также стали важными частями телескопа и микроскопа.

Зеркала могут даже помочь смотреть телевизор. Современные телевизоры высокой четкости часто содержат миллионы микроскопических зеркал, которые отображают эти красивые, четкие изображения… что мы так любим, смотреть по вечерам!

Как «работает» зеркало?

Сообщить о технической проблеме

Сообщить о технической проблеме Чаще всего в неверном зеркальном отражении виновато стекло низкого качества. Чтобы в отражении не было искажений, знайте, листовое стекло делится на марки от М0 до М8. Чем выше цифра, тем больше пороков имеет поверхность стекла. Всe дело в методике производства: стекла марок М2, М3 и М4 изготавливают методом «Фурко». То есть их вытягивают из печи в виде непрерывной ленты. Затем пропускают между двумя прокатными валиками и охлаждают. Конечный продукт имеет утолщенную поверхность, поэтому и грешит дефектами и искажениями.

Наиболее точным отражением действительности порадуют стекла марок М0 и М1. Такие производят по более совершенному методу «Флоата». Горячая стекломасса выливается на поверхность расплавленного олова, равномерно распределяется и охлаждается до полного отвердевания. Благодаря этому, стекло получается максимально тонким и ровным.

Многое зависит и от амальгамы. Лучше, если она будет серебряной. У зеркала на основе серебра более высокий коэффициент отражения, чем у зеркал с алюминиевым покрытием. Хорошо, если на зеркало будет нанесен фацет. Это грани, скошенные под углом до 45 градусов. В этом случае, на краях не концентрируется напряжение, и стекло прослужит дольше.

Многое зависит и от того как зеркало висит. Если стена кривая, то со временем отражатель может принять ее форму. Поэтому вешайте зеркало на расстоянии не менее двух сантиметров от стены.

Зеркало: принцип действия

Когда люди начали делать простые зеркала около 600 г. до н.э., они использовали полированный обсидиан, как отражающую поверхность. В конце концов, они начали производить более сложные зеркала сделанные из меди, бронзы, серебра, золота и даже свинца . Однако из-за веса материала, эти зеркала, по нашим меркам, были крошечными: они редко были больше 20 см в диаметре и использовались в основном для украшения. Единственным исключением был Фарос, Александрийский маяк, чьи большие металлические зеркала для обозначения маяка отражали солнечный свет в течение дня и огонь ночное время. Ученые заметили некоторые альтернативные способы использования зеркал. Еще в 1660-е годы, математики отметили, что зеркала могут быть потенциально использованы в телескопах, вместо не линз, Джеймс Брэдли использовали эти знания для создания первого зеркального телескопа в 1721 году.

Современные зеркала сделаны посредством серебрения, или распыления тонким слоем серебра или алюминия на задний лист стекла. Юстус фон Лейбиг изобрел процесс создания зеркал в 1835 году. Большинство зеркал сделаны сегодня при нагревании алюминия в вакууме, который затем накладывался на холодное стекло. Зеркала в настоящее время используются для многих целей, от проекции ЖК-лазеров до автомобильных фар.

Чтобы понять, принцип зеркала, мы сначала должны понять свойства света . Закон отражения гласит, что когда луч света попадает на поверхность, он отскакивает в определенном смысле, как теннисный мяч брошенный в стену. Входящий угол, называемый углом падения , всегда равен углу отражения . Когда свет попадает на поверхность под небольшим углом - как на озере на закате - он отражается под таким же низким углом и бьет в глаза на полную мощность. Именно поэтому солнечные блики в вечернее и утреннее время более интенсивнее, чем в течение остальной части дня. Луч света, распространяющегося в пространстве не видно со стороны, пока он не впадает в то, что рассеивает его. Это рассеяние называется диффузное отражение. Зеркала не рассеивают свет. От гладкой поверхности свет отражается не нарушая входящее изображение. Это называется зеркальное отражение. Далее, мы узнаем о типах зеркал.

Изогнутые зеркала бывают двух основных видов: выпуклые и вогнутые. В выпуклом зеркале, угол отражения больше вблизи края зеркала, чем в его центре, создавая слегка искаженное изображение, которое меньше, чем фактический размер. Выпуклые зеркала имеют множество применений. Вогнутые зеркала имеют способность создавать изображения и при их кривизне отражать свет на определенную область перед ними. Эта область называется фокусом. Издалека, объекты будут казаться перевернутыми, но по мере приближения и прохождения фокуса, изображение будет переворачиваться и увеличиваться. Вогнутые зеркала используются во всем, от зеркал для бритья до зеркал для освещения олимпийского факела.

Как делают зеркало? История создания, технология производства и интересные факты, о которых вы не знали

Зеркало – настолько распространенный и востребованный предмет в любом доме, магазине, в санитарных зонах, что сложно представить свою жизнь без него. Карманные и во весь рост, утилитарные зеркала заднего вида в автомобиле либо как часть интерьера – они делают нашу жизнь более информативной, безопасной, интересной.

Откуда пришло зеркало

Благодаря зеркалу человек может получать сведения о собственной внешности, анализировать свой облик и состояние окружающей среды. Но в глубокой древности единственным источником информации о своей внешности человек имел разве что прозрачные воды ручья, где впервые мог наблюдать собственное отражение.

Зеркало представляет собой простое стекло разной степени очистки, соединенное с отражающим напыленным слоем – амальгамой. Их производство в сегодняшнем виде началось не так давно. В древние времена люди пользовались начищенными до блеска металлическими пластинами (медными, оловянными, бронзовыми, платиновыми, даже золотыми, стальными), шлифованными самоцветами и полудрагоценными камнями, если они имели высокую степень отражаемости. Только после промышленной революции было налажено производство на стеклянной основе с отражающим покрытием. И с тех пор принцип получения практически не менялся.

Отражающие поверхности находят на руинах древних дворцов, в саркофагах царей, богатой знати. Этот предмет часто был украшен очень затейливо, для зеркал делали ручки из слоновой кости, обрамляли их драгоценными камнями, жемчугом. С зеркалом и его необычными свойствами связаны многие сказки и предания, есть немало слухов о том, как оно используется в магических обрядах. Ведь этот предмет, отражающий вторую реальность, для многих людей был символом входа в потусторонний мир.

СПРАВКА! Часто с зеркальной поверхностью связывали появление двойников, злых духов и разные мистические события.

Какие бывают зеркала

Чем различаются зеркала? В первую очередь при выборе мы обращаем внимание на его форму, размеры, наличие обрамления, сочетающегося с интерьером. Но это лишь внешние признаки, которые для нас имеют значения с точки зрения личных предпочтений и вкуса. Что касается самой основы, она практически одинаковы. Разница только в типе нарезки, дизайне. По большому счету, сегодня можно выделить две основные технологии производства:

из обычных стекол;
на основе серебра.

В первом случае берут полированное стекло нужного формата, обрабатывают края, делаю отверстия по необходимости, отмывают растворами до максимальной чистоты. Затем делают напыление алюминия, сплавов железа с титаном, хромом и другими металлами. Затем наносится покрытие из лакокрасок. Такой метод считается устаревшим и является очень дешевым, но изготовление таких зеркал возможно только при небольших размерах.

Более современный подход – применение серебряного раствора. На стекло наносят медный слой и клейкие химикаты, дважды лакируют. Этот способ позволяет получать зеркала практически любых размеров, качество будет повышенным, влагостойкость – максимальной.

Из чего делают зеркала

Сегодня зеркало получают методом соединения двух частей – отшлифованного стекла и амальгамы. Чаще всего стекло производят на зеркальной фабрике в соответствии со всеми требованиями, для этого на фабрике, как правило, есть все необходимые материалы и компоненты. Либо стекло изготавливают в другом месте по заказу зеркальщиков. Важное отличие такого стекла – высокая степень очистки, в нем не должно быть примесей, ведь любые сторонние частицы влияют на качество отражения.

Сырье для стекла тщательно очищают в несколько этапов и отправляют на переплавку. В качестве составных частей используются полезные ископаемые и их продукты:

кварц из песка;
доломит, полевой шпат;
сода и ее соединения;
уже имеющееся битое стекло (отходы хорошего качества);
каменный уголь.

Кроме стекла, необходимо изготовить состав для отражающей поверхности. Для этого обычно берется окись серебра. Обычно серебро темнеет при соединении с кислородом, но заводские технологии позволяют сохранить его изначальную белизну. В итоге получают серебряную отражающую поверхность.

Технология изготовления

Основой для зеркала, как было сказано выше, служит всегда прозрачное стекло повышенной чистоты и максимально ровное. Компоненты для его получения перемешаны максимально, в итоге получают специальный стекольный порошок – шихту. Масса поступает через конвейер в плавильную печь, где проходит переплавку в однородную жидкую стекломассу. Для затвердения ее выпекают в печи при 1500 С. В итоге получают абсолютно гладкую поверхность полотна толщиной всего 4 мм при ширине 3-4 м.

Материал отправляется в нарезку после охлаждения. Затем стекло проверяют на присутствие брака, отборные листы направляют в цех нанесения металла.

ВАЖНО! Бракованный материал невозможно использовать для зеркал, его перерабатывают.

Отражающий слой создается путем нанесения химического раствора на поверхность с применением особой технологии. Основная задача – добиться максимально ровной, гладкой поверхности, пузырьки и любые вкрапления исключены. Для этого стекло полируют щеточками, моют, сушат, химические составы наносят пульверизатором. Процесс окисления альдегидов через контакт с аммиачными соединениями серебра занимает всего 20 секунд. По окончании химической реакции раствор высушивают. В итоге на стекле с одной стороны появляется отражающая поверхность.

Готовое зеркало тщательно проверяется контролерами на брак. Чтобы защитить хрупкий отражающий слой, на него наносят краску темно-зеленого, сероватого оттенка. Затем полотно снова сушат, проверяют на наличие сколов, трещин, царапин, любых дефектов. Если качество соблюдено – товар направляется заказчику, в магазины, на склады.

Интересные факты о зеркалах

Впервые зеркало современного типа было получено еще в XIII веке в францисканском монастыре. Это был итог длительных химических экспериментов монаха Пекама, который занимался изучением свойств металлов и стекла. Однажды он покрыл стекло слоем олова и таким образом получил прототип сегодняшнего зеркала.

Зеркало часто используется в психологических экспериментах. Например, выявлено, что не все люди распознают свое отражение – это симптом некоторых психических отклонений. Также замечено, что не все животные могут соотнести себя с отражением в зеркале – слоны узнают себя по движениям и пытаются проверить свою догадку, а гориллы понимают, что перед ними – они сами, пытаются стереть отметины на своем теле, специально поставленные учеными, ведь для горилл очень важен статус в стае и визуальный контакт.

Интересны итоги наблюдений за пациентами, лишенными конечностей. Здесь срабатывает эффект пластичности мозга – люди ошибочно видят фантомные конечности и начинают их чувствовать, если поставить зеркало нужным образом, отразив в нем имеющуюся руку или ногу.

Зеркало в науке также применяется в самых разных целях. Сегодня активно изучается феномен путешествий во времени, для чего необходимо формирование межпространственных туннелей, о которых так часто мечтают фантасты.

СПРАВКА! Ученые открыли так называемый эффект Казимира – разновидность физической силы, которая появляется в квантовом поле между двумя поставленными напротив зеркалами в условиях электронапряжения в вакууме.

Расстояние между зеркалами (или металлическими пластинами) должно составлять несколько микрометров. Теоретически в этих условиях может появиться «червоточина», с помощью которой есть вероятность превысить скорость света.

Как работают односторонние зеркала?

Почти каждый видел телевизионное шоу или фильм, в котором допрашивается подозреваемый в совершении преступления, а детективы смотрят из-за одностороннего зеркала. Как кусок стекла может отражать свет с одной стороны, оставаясь прозрачным с другой?

Секрет в том, что это не так. Одностороннее зеркало имеет отражающее покрытие, нанесенное очень тонким, разреженным слоем — настолько тонким, что его называют наполовину посеребренной поверхностью. Название наполовину посеребренное происходит от того факта, что отражающие молекулы покрывают стекло настолько редко, что наносится только около половины молекул, необходимых для того, чтобы сделать стекло непрозрачным зеркалом.

На молекулярном уровне отражающие молекулы растекаются по всему стеклу в ровной пленке, но покрыта только половина стекла. Наполовину посеребренная поверхность будет отражать около половины света, который падает на ее поверхность, в то же время позволяя другой половине проходить прямо. Оказывается, что наполовину посеребренные зеркала также важны для многих типов лазеров. Компания ТОО «СтеклоМир» занимается продажей зеркал только зарекомендовавших себя мировых брендов, обращайтесь по вопросам приобретения.

Так почему же «подозреваемый в преступлении» не видит детективов в соседней комнате? Ответ заключается в освещении двух комнат. Комната, в которой стекло выглядит как зеркало, очень ярко освещена, так что есть много света, чтобы отражаться от поверхности зеркала. Другая комната, в которой стекло похоже на окно, остается темной, поэтому через стекло очень мало света, который можно пропустить.

На стороне преступника преступник видит свое отражение. Со стороны детективов большое количество света, исходящего со стороны преступника, — это то, что они видят. Во многих отношениях это так же, как если бы люди шептались в одной комнате, а в другой звучала громкая стереосистема. Звук шепота не может нпопадать в комнату со стерео.

Если огни в комнате с зеркалом внезапно выключаются или огни в комнате наблюдения внезапно включаются, то одностороннее зеркало становится окном, и люди в каждой комнате могут видеть тех, что находятся в другой. Вы можете увидеть этот эффект в любом зеркальном офисном здании ночью — если в офисе горит свет, вы можете хорошо видеть офис.