Co obsahuje zrcadlo?

těleso, které má leštěný povrch a je schopno vytvářet optické obrazy předmětů (včetně světelných zdrojů) odrazem světelných paprsků. První informace o používání kovových zámků (z bronzu nebo stříbra) v každodenním životě pocházejí z 3. tisíciletí před naším letopočtem. E. V době bronzové byly zlata známé především v zemích starověkého východu, v době železné se rozšířily. Přední strana kovových mincí byla hladce leštěná, rubová strana byla pokryta rytými nebo reliéfními vzory nebo obrazy; tvar je obvykle kulatý, s rukojetí (u starých Řeků často v podobě vytesané postavy). Skleněné sklo (s cínem nebo olověným obložením) se objevilo mezi Římany v 1. století. n. E.; na počátku středověku zanikly a znovu se objevily až ve 13. století. V 16. stol bylo vynalezeno obložení skleněných těsnění cínovým amalgámem (viz Amalgám). Od 17. stol roste rozmanitost tvarů a typů zrcadel (od kapesních až po obrovské toaletní stolky); Rámy Z. se stávají elegantnějšími. Často slouží jako dekorace stěn a krbů v palácových interiérech baroka a klasicismu. Ve 20. století S rozvojem funkcionalistických směrů v architektuře stěny téměř ztrácejí svou dekorativní roli a jsou obvykle navrženy v souladu s jejich každodenním účelem (v jednoduchém kovovém rámu nebo zcela bez rámu).

Optické vlastnosti Z. Čím více se tvar jeho povrchu blíží matematické správnosti, tím je povrch kvalitnější. Maximální přípustná hodnota mikrodrsnosti povrchu je dána účelem čočky: u astronomických a některých laserových čoček by neměla překročit 0,1 nejkratší vlnové délky λ_min záření dopadající na povrch a u zástěn světlometů nebo kondenzátorů může dosahovat až 10 λ_min.

Polohu optického obrazu (viz optický obraz) danou čočkou lze určit podle zákonů geometrické optiky; záleží na tvaru povrchu a poloze zobrazovaného předmětu.

Ploché zobrazování je jediný optický systém, který vytváří obraz zcela bez aberací (vždy virtuální) pro jakýkoli světelný paprsek dopadající na něj (viz Aberace optických systémů). Tato vlastnost plochých čoček vedla k jejich širokému použití pro nejrůznější konstrukční účely (rotace světelného paprsku, autokolimace, inverze obrazu atd.); Takové signály jsou součástí nejpřesnějších měřicích přístrojů (například interferometrů).

Konkávní a konvexní čočky se také používají v optických systémech. Jejich odrazné plochy jsou sférické, paraboloidní, elipsoidní, toroidní. Z. se používá i u ploch složitějších tvarů. Konkávní čočky nejčastěji (ale ne vždy) koncentrují energii světelného paprsku a konvexní čočky ji rozptylují. Neplanární čočky mají všechny aberace vlastní optickým systémům, kromě chromatických. Poloha obrazu předmětu vytvořeného plochou s osou symetrie souvisí s poloměrem zakřivení r Z. na jejím vrcholu О (obr. 1) poměr:

kde s – vzdálenost od vrcholu О k předmětu A, s’ — vzdálenost obrazu A’. Tento vzorec platí striktně pouze v omezujícím případě nekonečně malých úhlů tvořených paprsky světla s osou světla; je to však dobrá aproximace i při konečných, ale spíše malých úhlech. Pokud položka

se nachází ve vzdálenosti, kterou lze považovat za nekonečně velkou, s ‘ rovná ohniskové vzdálenosti Z:

Vlastnosti reflexních povrchů. Z. musí mít vysoký koeficient odrazu. Hladké kovové povrchy mají vysoké koeficienty odrazivosti: hliník – v ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti, stříbro – ve viditelné a infračervené oblasti, zlato – v infračervené oblasti. Odraz od jakéhokoli kovu silně závisí na vlnové délce světla λ: s jeho zvýšením koeficientu odrazu R_λ se u některých kovů zvyšuje na 99 % nebo více (obr. 2).

Koeficient odrazu dielektrik je výrazně nižší než u kovů (u skla s indexem lomu n = 1,5 pouze 4 %). Využitím světelné interference (See Light interference) ve vícevrstvých kombinacích transparentních dielektrik je však možné získat (v relativně úzké oblasti spektra) reflexní povrchy s odrazivostí více než 99 % nejen ve viditelné oblasti, ale také v ultrafialovém, což u kovových povrchů není možné. Dielektrické čočky se skládají z velkého počtu (13–17) vrstev dvou dielektrik, které se střídají s vysokým a nízkým n. Tloušťka každé vrstvy je taková, že délka optické dráhy světla v ní je 1/₄ vlnová délka. Liché vrstvy jsou vyrobeny z materiálu s vys n (například zinek, sulfidy antimonu, oxidy titanu, zirkonium, hafnium, thorium) a dokonce i ty – z materiálů s nízkou n (fluoridy hořečnaté, fluoridy strontnaté, oxid křemičitý). Koeficient odrazu dielektrické čočky závisí nejen na vlnové délce, ale také na úhlu dopadu záření.

Produkce Z. V dávných dobách se jako ochrana používaly leštěné plechy. S rozvojem sklářství ustoupily kovové čočky skleněným, jejichž odrazným povrchem byly tenké vrstvy kovů nanesené na skle. Zpočátku se malé nepravidelné tvary získávaly litím roztaveného kovu do skleněné kulovité nádoby, která po ztuhnutí vytvořila reflexní vrstvu (po vychladnutí se nádoba rozřízla). První skleněné sklo významné velikosti bylo vyrobeno nanesením amalgámu rtuti a cínu na sklo. Následně byla tato pro zdraví pracovníků škodlivá metoda nahrazena chemickým stříbřením, založeným na schopnosti některých sloučenin obsahujících aldehydovou skupinu obnovit stříbro ve formě kovového filmu ze solných roztoků. Nejběžnější technologický postup výroby skla stříbřením sestává z těchto základních operací: odstranění nečistot a korozních produktů z povrchu skla, nanášení center nanášení stříbra, samotné postříbření a nanášení ochranných nátěrů na reflexní vrstvu. Typicky se tloušťka stříbrného filmu pohybuje od 0,15 do 0,3 um. Pro elektrochemickou ochranu reflexní vrstvy je pokryta měděným filmem srovnatelným s tloušťkou stříbra. Na měděný film se nanášejí barvy a laky – polyvinylbutyral, nitroepoxid, epoxidové emaily, které zabraňují mechanickému poškození ochranné vrstvy. Reflektory pro technické účely jsou vyráběny s reflexními fóliemi ze zlata, palladia, platiny, olova, chromu, niklu atd.

Sklo se vyrábí také pokovováním skla katodovým naprašováním a odpařováním ve vakuu. Zvláště rozšířené je tepelné odpařování hliníku ve vakuu při tlaku 6,7·10 -2 -1,3·10 -3. n/m 2 (5·10-4-10-5 mmHg Umění.). Odpařování hliníku se provádí ze svazků wolframového drátu nebo z tepelně odolného kelímku. Příprava povrchu skla pro aluminizaci je prováděna ještě pečlivěji než před chemickým stříbřením a zahrnuje dehydrataci a úpravu elektrickým výbojem při hodnotě vakua 13,3 n/m 2 (10-1 mmHg Umění.). Tloušťka hliníkové fólie pro získání čočky s maximální odrazivostí musí být alespoň 0,12 um. Kvůli zvýšené chemické odolnosti se někdy jako vnější odrazné plochy používají hliníkové čočky, které jsou chráněny opticky transparentními vrstvami Al2O3 a SiO₂, MgF₂, ZnS atd. Obvykle se hliníková vrstva natírá krycími barvami a laky, stejnými jako u postříbření. Určité nerovnosti ve spektru a zhoršení odrazivosti aluminizovaných čoček oproti postříbřeným jsou odůvodněny významnou úsporou stříbra při sériové výrobě čoček.

Metody katodového naprašování a tepelného napařování mohou vytvářet filmy obsahující filmy většiny kovů, stejně jako dielektrika. Pro výrobu vysoce přesných optických snímačů velkých rozměrů viz Čl. Reflektor.

Aplikace zlata ve vědě, technice a medicíně. Vlastnost konkávních čoček zaostřit paprsek světla rovnoběžně s jejich osou se využívá v odrazových dalekohledech. Působení světlometu je založeno na opačném jevu — přeměně paprsku světla ze zdroje umístěného v ohnisku na rovnoběžný paprsek na rovnoběžný paprsek. Čočky používané v kombinaci s čočkami tvoří rozsáhlou skupinu systémů zrcadlových čoček (viz Systémy zrcadlových čoček). V laserech se zóny používají jako prvky optických rezonátorů (viz Optický rezonátor). Absence chromatických aberací vedla k použití brýlí v monochromátorech (zejména infračervené záření) a mnoha dalších zařízeních.

Kromě měřicích a optických přístrojů se solární články používají i v jiných oblastech techniky, například v solárních koncentrátorech, solární zařízení a zařízení pro zónové tavení (provoz těchto zařízení je založen na vlastnosti konkávních solárních článků koncentrovat energii záření v malém objemu). V solární medicíně je nejběžnějším čelním reflektorem konkávní čočka s otvorem uprostřed, určená k nasměrování úzkého paprsku světla do oka, ucha, nosu, hltanu a hrtanu. Z. různých provedení a tvarů slouží i k výzkumu ve stomatologii, chirurgii, gynekologii a pod.

lit.: Slyusarev G. G., Metody výpočtu optických soustav, M. – Leningrad, 1937; Sonnefeld A., Konkávní zrcátka, přel. z němčiny, M. – L., 1935; Maksutov D. D., Astronomická optika, M. – Leningrad, 1946; Vinokurov V.M., Chemické metody stříbření zrcadel, M., 1950; Tudorovsky A.I., Teorie optických přístrojů, část 2, M. – L., 1952; Rosenberg G.V., Optika tenkovrstvých povlaků, M., 1958; Danilin B.S., Vakuová depozice tenkých vrstev, M., 1967; Gluck I., A zrcadla to všechno dělají, přel. z angličtiny, M., 1970.

Výroba zrcadel prošla postupem času řadou změn a evolucí. V dávných dobách byly ve vodě vidět odlesky a s rozvojem kovu se používaly leštěné pláty z mědi, oceli a zlata. Poprvé byla výroba zrcadel ze slitiny písku s nástřikem kovu vynalezena v Benátkách, ale k výrobě se používala rtuť. Později v roce 1835 byl nahrazen stříbrem. V moderní době se zrcadla používají ve všech sférách lidského života.

Co obsahuje zrcadlo?

Zrcadla se skládají z několika součástí. Základem je lité sklo leštěné nebo neleštěné. Desky jsou vyrobeny z různých druhů materiálů. Výroba je podobná sklu, ale s větším čištěním od nečistot jsou hlavními složkami soda, jitra, křemičitý písek.

Jako základ se také používá silikátové sklo s vysokými reflexními vlastnostmi a odolností proti poškrábání. Toto sklo je však křehké a těžké. Použití tvrzeného skla zvyšuje pevnost a bezpečnost při rozbití se rozbije na malé kulaté částice. Plexisklo je považováno za dobrou náhradu – patří do skupiny plastů, je elastické, lehké a snadno zpracovatelné. Při rozbití se nerozdělí na prvky, ale praskne na velké kusy.

Druhou částí je reflexní vrstva. Používá se stříbro nebo oxid hlinitý. Stříbrná vrstva se získává speciálním zpracováním. Poslední částí je rám pro hotové zrcadlo.

Proces výroby zrcadla

V moderní době je výrobní technologie docela bezpečná a zajímavá. Práce se provádějí v několika etapách. Povrch se získá spojením skla a amalgámu. Proces musí splňovat požadavky a normy.

Vytvoření základny. Vytvoření skla je prvním krokem ve výrobě. Směs sody, vápence, písku a dalších hornin se míchá a taví ve specializovaných pecích. Hlavní věc je důkladné čištění nečistot a dalších prvků. Po zpracování v troubě pomocí kovového válečku se vzniklá hmota vyválí na pláty, ochladí se ve vodě a znovu se vypálí. Další fází je broušení a leštění pomocí automatických strojů. Odstranění 2,5 mm na obou stranách zajišťuje jasný odraz bez zkreslení.

Diamantové frézy se používají k řezání zrcadel. Během procesu úkosování jsou rohy opracovány, broušeny a leštěny. Skla se vyrábějí o tloušťce 2 až 7 mm.

Proces metalizace

Nátěr reflexní amalgámovou vrstvou se provádí dvěma způsoby. Při výběru metody je třeba věnovat pozornost řadě faktorů. Použití stříbra je dražší proces a používá se u drahých předmětů. Levnější variantou je použití hliníku, ale kvalita odrazu je snížena.

Stříbro

Na sklo se nanese roztok dusičnanu stříbrného o tloušťce 0,3 mm. V důsledku chemické reakce se získá směs aldehydické glukózy a fruktózy, pod jejímž vlivem se během 10-15 minut usadí stříbro na skle. Postup se několikrát opakuje.

Hliníkování

Druhá metoda je běžná v moderní době. Aplikace na základnu probíhá ve speciální vakuové komoře, kousky hliníku se vlivem vysoké teploty roztaví a pokryjí sklo souvislou vrstvou, celý proces trvá 20 minut;

Konečná fáze

Po všech postupech je hotový základ vyčištěn, vysušen a zkontrolován na kvalitu. Kvalitní zrcadlo by mělo být bez kouře, jakýchkoliv vad, mezer, odraz světla by měl být 80%. Po kontrole se nanese ochranný film z mědi a navrch se nanese nitrolak s hliníkovým práškem. V případě potřeby překryjte další vrstvou ochranného smaltu.

Zrcadla našla uplatnění v různých oblastech lidského života. S vylepšováním technologie se výroba zrcadel rozrostla. Samotný proces je velmi zajímavý a složitý a výsledkem je hotový výrobek různých tvarů a typů.