«История зеркала»

СОДЕРЖАНИЕ: Ди и Келли возвращались в Прагу безвозвратно исчезло их чудодейственное хрустальное зеркало. Магистр Ди велел из­готовить ему в Англии новое, которое и поныне можно видеть в Британском музее. Впрочем, это зеркало не шло ни в какое сравнение с утраченным и не оправдало ожиданий мага

Министерство образования Российской Федерации

МОУ средняя общеобразовательная школа № 1

РЕФЕРАТ

«История зеркала»

Выполнила:

Макаревич Александра

9 «А» класс

Проверил:

преподаватель химии

высшей категории

Десятниченко О.А.

Слайд – презентация

преподаватель информатики

первой категории

Рейзвих Т.Н.

ВОЛХОВ

2005

СОДЕРЖАНИЕ.

1. Введение 4

2. Свет мой, зеркальце, скажи… 5

3. Физический принцип зеркал 6

4. Разновидность зеркала

4.1 Ртутные зеркала 8

4.2 Метод Ю. Либиха (серебряное зеркало) 8

4.3 Медное зеркало 9

4.4 Свинцовое зеркало 10

5. Зеркальные образы 12

6. Старое, старое зеркало 13

7. Зеркало, с физической точки зрения

7.1 Что такое зеркало и где его берут. 14

7.2 Оптические свойства зеркала. 14

7.3 Плоское зеркало 14

7.4. Свойство отражающих поверхностей 15

8. Производство зеркал 17

9. Применение зеркал в науке, технике и медицине 19

10. Заключение 20

11. Список литературы 21

12. Приложение 22

1.ВВЕДЕНИЕ.

жизни каждого человека зеркало играет важную роль: с него начинается утро — человек умывается, приводит себя в порядок, заглядывает в него и в течение дня...

Свойство зеркал отражать окружающие их предметы поражало воображение человека, создавало благодатную почву для суеверий, сказок и преданий, Согласно одной из таких романтических историй волшебным зеркалом («зеркало... из хрусталя... подаренное... архангелом Гавриилом») пользовались известные мистики, алхимики, ас­трологи и авантюристы XVI столетия, англичане Джон Ди и Эдвард Келли. Они прибыли в Польшу по приглашению короля Стефана Батория, «имея при себе хрустальное зеркало. Под воздействием определенных магических манипуляций на хрустальном диске возникали видения»: «В монастыре норбертинок в Домброво 12 мая 1583 года по пути в неполомицкий замок заночевали Ласский, Ди и Келли. Где-то здесь, может быть возле одной из этих массивных стен, стоя­ло, загадочно поблескивая, хрустальное зеркало и языком видений говорило о коварном злодеянии. Это здесь в середине июня, когда Ди и Келли возвращались в Прагу... безвозвратно исчезло их чудодейственное хрустальное зеркало. Магистр Ди велел из­готовить ему в Англии новое, которое и поныне можно видеть в Британском музее». Впрочем, это зеркало не шло ни в какое сравнение с утраченным и не оправдало ожиданий мага.

Зеркало-идол в человеческом сознании стало ассоциироваться с тайнами времени, бытия и небытия. Пожалуй, нет предмета, чаще зеркала фигурирующего в разного рода обычаях и суевериях.

Конечно, зеркало — это прежде всего средство для отражения настоящего. Зерка­ло и верное отражение в известной мере понятия синонимичные, что использова­лось в новозаветных текстах: «Мы же все, открытым лицеи, как в зеркале... преображаемся».

Индиевые зеркала — не чистый вымысел, продиктованный воображением писателя. В годы Второй мировой войны они оказались незаменимыми при защите Британских островов от вторжения с материка. Мощный свет прожекторов с индиевыми зеркалами-отражателями пробивал даже густой лондонский туман и позволял силам противовоздушной обороны эффективно бороться с авиацией противника.

2. СВЕТ МОЙ, ЗЕРКАЛЬЦЕ, СКАЖИ…

Потрясающе, но возраст зеркала, оказывается, около пяти тысяч лет! Наши далёкие предки делали зеркала из камня и металла. Наибольшей популярностью пользовались металлические листки, тщательно отполированные с одной стороны и с украшениями на другой. В конце XIII в. в Венеции, на острове Мурано, было изобретено зеркальное стекло и положен конец «монополии» металлических зеркал. Первые венецианские зеркала украсили дворцы европейских монархов и знати. Неудивительно, что в других странах также мечтали наладить производство зеркал. Первой удалось это сделать Франции, переманив в 1655 г. четырёх стекольщиков из Венеции в Париж, где они и наладили работу стекольной мануфактуры. За Францией последовала Германия, а затем и Англия. В России зеркальные заводы появились во времена Петра I, и с тех пор зеркала стали широко использоваться в архитектуре, быту и технике.

3. ФИЗИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ЗЕРКАЛ

В историческом аспекте зеркала можно условно разделить на стеклянные и металлические.

И в XIV столетии, при существовавшем разнообразии зеркал, металлические вполне уживались со стеклянными: «Все зеркала, которые только есть в... доме... притащили и развесили вплотную одно к другому по стенам... Тут были зеркала из отполированного до блеска серебра, круглые, как тарелки, и зеркала на ручке, зеркала стеклянные, наложенные на оловянный лист, вырезанные в виде восьмиугольника и оправленные в позолоченную раму».

Лишь во времена Пушкина наступила окончательная победа стеклянного зеркала. Даже понятия «стекло» и «зеркало» стали употреблять в известной мере как синонимы:

Пушкин не зря посвятил зеркало Венере (Киприде). Согласно мифологии как копье и щит () относятся к атрибутам бога Марса, так зеркало () — неотъемлемый атрибут Венеры. Понятие «зеркало» весьма образно и аллегорично. Даже в технике поверхность жидкости называют зеркалом, например в ней существует термин «зеркало испарения». Ну, а литераторы эксплуатируют этот образ чрезвычайно широко: «Пруд стоял громадным черным зеркалом».

Первым зеркалом, которое использовал человек, безусловно, было водное. Им пользовались как первобытный человек, так и цивилизованный римский гражданин:

Стоит лишь вынести нам

под открытое звездное небо

Полный водою сосуд,

как сейчас же в нем отразятся

Звезды небес и лучи

засверкают на глади зеркальной.

Тит Лукреций Кар. О природе вещей

Физический принцип Зеркала

Физический принцип работы зеркала состоит в отражении попадающих на него лучей, т. е. когда на объект падает световой поток, часть его поглощается, а часть отражается. При этом отраженный поток света несет информацию об объекте, от которого отра­зился. Если же на пути отраженного свето­вого потока поставить зеркало, то он отразится и наши глаза смогут воспринимать вторичный поток, подобный первично отраженному. Степень этого подобия и характеризует качество зеркала:

Призраки все, наконец,

что являются нам, отражаясь

В зеркале, или в воде,

иль в поверхности всякой блестящей,

Так как по виду они

настоящим предметам подобны,

Должны из образов быть,

что исходят от этих предметов.

Значит, у всяких вещей существуют

тончайшие формы

Или подобия их,

хоть никто не способен их видеть

Порознь, но все же путем

беспрерывных своих отражений

Видны бывают они,

отдаваясь от глади зеркальной.

И сохраняться нельзя,

очевидно, им иначе, чтобы

В точности отображать

всевозможных предметов фигуры.

Тит Лукреций Кар. О природе вещей.

Если же поверхность зеркала ориентирована по

отношению к световому потоку по-разному, что свойственно кривым зеркалам, то отражение искажается. Причем чем боль­ше кривизна зеркала, тем сильнее искажения при отражении. Второе условие — наиболее полное отражение лучей. Если стекло бесцветное и прозрачное, то значительную часть лучей пропускает, если оно тем­ное и мутное — поглощает. В любом случае наблюдается слабое изображение, ведь число вторично отраженных лучей намного меньше числа отраженных первоначально. Если же поставить за стеклом ровную и хорошо отражающую свет плоскость, то ин­тенсивность отраженного изображения многократно возрастет. Так на рубеже старой и новой эр появились зеркала, состоящие из двух пластин: светопропускающей стеклянной и помещенной за ней светоотражающей металлической. В качестве светоотражающей подложки хорошо зарекомендовали себя оловянные пластины. Они белого цвета (имеют малое и пропорциональное светопоглощение), блестящие (обладают высокой светоотражающей способностью) и хорошо обрабатываются, что позволяет сделать их поверхность очень ровной (неровности вызывают искажения изображения).

Однако, как точно ни подгоняй друг к другу поверхности стеклянной и оловянной пластин, между ними все равно останутся пусть и небольшие, но зазоры, и отражение, соответственно, будет искажаться. К тому же в полости между стеклом и оловом будут проникать влага и агрессивные газы, что приведет к потемнению поверхности олова. Качество изображения и срок службы зеркала возрастают, если сформировать слой олова непосредственно на поверхности стекла. Можно, нагревая «сэндвич» из стекла и оло­вянной фольги, расплавить олово и таким образом получить светоотражающий слой, но лучше для этого использовать оловянную амальгаму.

4. РАЗНОВИДНОСТИ ЗЕРКАЛА.

4.1. Ртутные зеркала

Ртуть образует со многими цветными металлами жидкие сплавы-растворы — амальгамы. Если нанести на поверхность стекла слой оловянной амальгамы и хорошо все прогреть, то часть ртути испарится, а на стекле сформируется и зафиксируется покрытие, состоящее из олова и его амальгамы. Термическое разложение амальгамы позволяет получать на стекле не только оловянные по­крытия, но и существенно более качествен­ные — серебряные:

Ме * Н g_n Ме + n Hg ,

где Ме = Sn, Аg и т. д.

Однако амальгамный метод имеет множе­ство недостатков: выделяющиеся при разло­жении амальгамы пары ртути очень ядови­ты, технология нанесения амальгамы требует строго горизонтального положения стеклянной матрицы, равномерного нагрева и распределения амальгамы.

Поэтому неудивительно, что в Средние века хорошее зеркало было предметом ред­костным и ценным: «... золотая и серебря­ная посуда. Между этими богатствами выдавался предмет драгоценный по своей редкости. Это было венецианское зеркало в раме черного дерева, в тридцать три сантиметра вышины и ширины, зеркало, в которое смотрелась Изабелла Баварская. Позднее оно оказывало ту же услугу Маргарите Анжуйской, супруге Карла VII. Хроника не упоминает, чтобы Агнеса Сорель... пользовалась им, но... утверждает, что Людовик XI часто смотрел в это зеркало... От короля к королю это зеркало дошло до Франциска I... Наконец, Екатерина Медичи, которой оно досталось, любила отражать в нем... свои черты...».

Впрочем, уже в те далекие времена стек­лянное зеркало вошло в быт человека.

К концу XVIII — началу XIX в. зеркало по-прежнему оставалось весьма ценным предметом, но даже обычный брадобрей мог себе позволить иметь зеркало больших размеров, чем у коронованных особ Средневе­ковья.

4.2. Метод Ю. Либиха (серебряное зеркало)

В историческом аспекте производство зеркал в известной мере можно рассматривать как показатель развития цивилизации — совокупность развития науки и технологии, эстетических запросов и их материального удовлетворения, коммерческого спроса и предложения. В середине XIX в. благодаря развитию химии в производстве зеркал произошел резкий скачок. Знаменитый химик Ю. Либих в письме к коллеге писал: «Я опять занимаюсь фабрикацией зеркал, благодаря некоторым улучшениям думаю, что можно при­готовить правильные зеркала любых размеров».

В основу метода Либиха была положена реакция восстановления серебра альдегидами (термин «альдегид» также предложил Либих), известная ныне как качественная реакция «серебряного зеркала». Добавляя к раствору нитрата серебра щелочь, Либих получал оксид серебра, который отфильтровывал и растворял в избытке водного аммиака:

2А gNO ₃ + 20Н^- = А g ₂ O + 2 NO з^- + Н₂ O;

А g ₂ O + 4 NH ₃ + Н₂ O = 2[Аg(NН₃ )₂ ]ОН.

Если к образовавшемуся аммиакату сереб­ра добавить формалин (водный раствор формальдегида) или другое вещество, содержащее альдегидную группу, например глюкозу, и подогреть смесь, то произойдет восстановление металла и на стенках сосуда появится серебряное покрытие:

2[Аg(NН₃ )₂ ]ОН + СН₂ O

2 Ag + 3 NH ₃ + H ₂ O + НСООNH₄ .

Если же в реакционную смесь поместить тщательно отмытую и обезжиренную стеклянную пластину, то блестящий слой сереб­ра образуется и на ней. Если стекло с одной стороны было чем-то защищено, то после удаления защитного слоя получает­ся хорошее зеркало, которое, если изоли­ровать серебряное покрытие от прямого контакта с окружающей средой (например, покрасить или заклеить), будет служить долгие годы.

4.3. Медное зеркало

Химическим путем можно получить не только серебряное, но и медное зеркало. Это несколько более сложный в выполнении (если процесс восстановления прохо­дит не до конца, то наряду с медью осаждается оксид меди(I), при этом покрытие теряет блеск и может легко отойти от стеклянной основы), но красивый и интересный опыт. К раствору медного купороса снача­ла прибавляют глицерин и большой избыток формалина. Затем по каплям добавляют раствор гидроксида натрия и нагревают смесь до 50-70 ⁰ С. Если стенки реакционного сосуда достаточно чисты, то на них вскоре может образоваться блестящее медное покрытие.

Химизм этого процесса примерно сле­дующий. Сульфат меди(II) взаимодействует с глицерином с образованием растворимого комплексного соединения, условно:

С uSO₄ D С u²⁺ + SO₄ ^2- ;

Сu²⁺ + n СН₂ (ОН)-СН(ОН)-СН₂ (ОН) D

D [Сu * n СН₂ (ОН)-СН(ОН)-СН₂ (ОН)]²⁺ .

В щелочной среде первоначальный ком­плекс разрушается, а образовавшийся глицерат меди находится в равновесии с гидрокеидом меди (II):

Cu*nCH₂ -CH-CH₂ ²⁺ D CH₂ -CH- CH₂ ⁺

I I I I I I

OH OH OH O-Cu-O OH

+ 2H⁺ + (n-1)CH₂ – CH – CH₂ ;

I I I

OH OH OH

С H₂ – CH – CH₂ + 2OH^- D

I I I

O-Cu-O OH

D Cu(OH)₂ + CH₂ (O^- ) – CH(O^- ) – CH₂ (OH).

Гидроксид меди(II) взаимодействует с формальдегидом, в результате чего образует­ся медное зеркало:

В результате реакции образуется кислота, поэтому для ее нейтрализации по ходу процесса нужно добавлять щелочь, но избегать ее избытка.

4.4. Свинцовое зеркало

При желании можно получить на стекле и свинцовое покрытие, но в качестве зеркала оно будет абсолютно нефункциональным, а вот осажденные покрытия из сульфида свинца (II) дают приемлемые по качеству отражения. Для изготовления такого зеркала надо смешать в чистом стакане растворы соли свинца и тиомочевины, добавить креп­кий раствор щелочи и подогреть. Тиомочевина образует с солью свинца растворимое комплексное соединение, которое в щелочной среде разлагается с образованием суль­фида свинца:

РЬ ²⁺ + nH₂ N – C(S) – NH₂

[ РЬ * nH₂ N – C(S) – NH₂ ] ²⁺

[ РЬ * nH₂ N – C(S) – NH₂ ] ²⁺ nH₂ N – C⁺ (H) = NH +

l

S – Pb⁺

(n – 1) H₂ N – C(S) – NH₂ ;

NH₂ – C⁺ (H) = NH + 2OH^- NH₂ – C⁺ (OH) – NH₂

l l

S – Pb⁺ S – Pb – OH

O

ll

H₂ N – C – NH₂ + PbS + H₂ O

Образовавшаяся при разложении свин­цового комплекса мочевина далее гидролизуется до карбоната аммония:

(NH₂ )₂ СО + 2Н₂ 0 (NH₄ )₂ СO₃ .

Происходящие процессы можно отобра­зить одной обобщенной схемой:

РЬ²⁺ + 2OН^- + (NH₂ )₂ СS + Н₂ O =

= РЬS $ + 2NН₄ ⁺ + СО₃ ^2- .

Практического распространения этот метод не получил, поскольку в результате образуется покрытие черного цвета, не обес­печивающее цветопередачу на отражении. Однако этот опыт красив и познавателен: де­монстрирует, как много стадий процесса и разнообразных химических превращений может скрываться за краткой записью сум­марного уравнения.

5. ЗЕРКАЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ

Как видим, зеркала бывают разные. В фантастических произведениях И. А. Ефре­мова фигурируют индиевые зеркала: «— По­смотрите на это странное зеркало. — Шат­ров взял металлический диск... С одной сто­роны поверхность диска была... отполиро­вана и очень тверда. Это был прозрачный как стекло слой, под которым виднелся чис­тый серебристо-белый металл... — Металл под пленкой — это индий, замечательный металл».

На водной глади при определенной осве­щенности могут отражаться сказочные зер­кальные двойники: «Белое облачное небо, прибрежные деревья, камыш и лодки с людь­ми и с веслами отражались в воде, как в зер­кале; под лодками, далеко в глубине, в без­донной пропасти тоже было небо и летали птицы).

Зеркальная гладь:

В это время лебедь белая

Оглянула гладь зеркальную

И на небе отражавшемся

Увидала крылья длинные [30, с. 294].

Зеркало затона:

Задремали звезды золотые,

Задрожало зеркало затона,

Брезжит свет на заводи речные

И румянит сетку небосклона.

С. Есенин. С добрым утром! [31, с. 327]

Озеро-зеркало:

Как длинный стяг перед войной;

И страшный вид передавался

Озер пустынных зеркалам...

Ф. Глинка. Карелия [32, с. 54]

Зеркало реки:

На тысячи небес дробиться,

Чтоб после снова целым слиться

Внизу на зеркале реки...

Тут буду я! Тут, жизнь, теки! [Там же, с. 58]

«Зеркальных» образов создано очень мно­го. Зеркало — это не только блестящая и от­ражающая, но и ровная поверхность, напри­мер ледяная:

Как весело, обув железом острым ноги,

Скользить по зеркалу стоячих, ровных рек!

А зимних праздников блестящие тревоги?..

А. С. Пушкин. Осень [16, с. 379]

Зеркало может быть не только ровным, но и кривым, а искажения кривого зерка­ла — весьма часто употребляемая метафора: «Наша сцена, вместо того, чтобы быть зер­калом нашей жизни, служит увеличитель­ным зеркалом для одних лакейских наших».

Зеркальная поверхность может олицетво­рять и чистоту: «Пусто блистала своими ог­ромными зеркально-чистыми комнатами наша просторная казенная квартира».

6. СТАРОЕ, СТАРОЕ ЗЕРКАЛО…

Некоторые литературные фрагменты по­зволяют извлечь и значимую химическую информацию о зеркалах: «Иллюзорной две­рью служило большое зеркало, по своим размерам являвшееся шедевром венециан­ского мастерства. От времени оно приобре­ло изумительный, непередаваемый оттенок глубоких, как бы подземных вод, и все об­разы, в нем возникавшие, были окутаны су­меречным туманом, казались чем-то таинст­венным и далеким. Огни в нем отражались словно затуманенными. Все рисовалось в нем значительным и отдаленным, словно доходящим из глубины потустороннего».

Потускнение зеркала упоминается и Буни­ным: «... когда... веселый отблеск стекла пере­давался в тусклое овальное зеркало, висевшее на стене против двери». Зеркало — туск­лое, хотя стекло сохранило «веселый» блеск. Значит, потускнение связано не со стеклом, а с трансформациями, происходящими в ме­таллическом светоотражающем слое.

После общего потускнения следующая стадия старения зеркала — фрагментар­ное почернение (фрагментарное из-за не­равномерных деструктивных изменений), постепенно делающее его непригодным для использования: «... войдя, стала, как дома, снимать перед моим серо-серебристым, местами почерневшим зеркалом шля­пу» [28].

Мутнеет зеркало потому, что со време­нем, особенно во влажной атмосфере, слой серебра несколько отходит от стекла, а воз­никшая при этом прослойка (порой воз­душная, а порой и водяная) способствует рассеиванию отраженных лучей. В обра­зовавшийся зазор попадают содержащие­ся в атмосфере газы — кислород, серово­дород, оксид серы (IV). При этом протека­ет целый ряд химических реакций, приво­дящих в конечном счете к образованию черного сульфида серебра — к потускнению зеркала:

4 А g + 2 Н ₂ S + О ₂ = 2 А g₂ S + 2H₂ O

SO₂ + Н ₂ O D Н ₂ SO₃ ;

Н ₂ S0₃ + 2 Н ₂ S = 3S + ЗН ₂ O;

2Ag + S=Ag₂ S

Чем больше сульфида серебра образует­ся, тем сильнее светоотражающий слой от­ходит от стекла и тем активнее идут деструк­тивные процессы. В итоге на зеркале обра­зуются черные сульфидные пятна и пробе­лы — результат осыпания разрушенного се­ребряного покрытия.

Впрочем, зеркало может испортиться не только по химическим причинам, но и по физическим. Стекло — материал хрупкий, и зеркало легко может разбиться.

7. ЗЕРКАЛО, С ФИЗИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ.

7.1. ЧТО ТАКОЕ ЗЕРКАЛО, И ГДЕ ЕГО БЕРУТ?

ЗЕРКАЛО, тело, обладающее полиро­ванной поверхностью и способное образо­вывать оптические изображения предметов (в том числе источников света), отражая световые лучи – Первые сведения о применении металлических зеркал (из бронзы или серебра) в бы­ту относятся к ТРЕТЬЕМУ тысячелетию до нашей эры. В брон­зовом веке зеркала были известны преимущественно в стра­нах Древнего Востока, в железном веке получи­ли более широкое распространение. Ли­цевая сторона металлического зеркала была гладко отполирована, обратная — покрыта гра­вированными либо рельефными узорами или изображениями; форма обычно круг­лая, с ручкой (у древних греков часто в виде скульптурные фигуры). Стеклянные зеркала (с оловянной или свинцовой подклад­кой) появились у римлян в ПЕРВОМ веке нашей эры; в начале средних веков они исчезли и снова появились только в XIII веке. В XVI веке была изобретена подводка стеклянных зеркал оловянной амальгамой. С XVII века много­образие форм и типов зеркал (от карманных до огромных трюмо) возрастает, обрамле­ния зеркал становятся более нарядными. Часто зеркала служат отделкой стен и каминов в дворцовых интерьерах эпохи барокко и классицизма. В XX века с развитием тенден­ций функционализма в архитектуре зеркала почти утрачивают декоративную роль и обычно оформляются в соответствии с их бытовым назначением (в простой металлической рамке либо вовсе без обрамления).

7.2. Оптические свойства зеркала.

Качество зеркал тем выше, чем ближе форма его поверх­ности к математически правильной. Мак­симально допустимая величина микро-неровностей поверхности определяет­ся назначением зеркал для астрономических и некоторых лазерных зеркала она не должна пре­вышать 0,1 наименьшей длины волны _min падающего на зеркало излучения, а для прожекторных или конденсорных зеркал может доходить до 10 _min

Положение изображения оптического, даваемого зеркалом, может быть определено по законам геометрической оптики; оно зависит от формы поверхности зеркала и положения изо­бражаемого предмета.

7.3. ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО

Плоское зеркало — единственная оптическая система, которая даёт полностью безаберрационное изображение (всегда мнимое) при любых падающих на него пучках света. Это свойство плоских зеркал обусловило их широкое использование со всевозможными конструктивными целями (поворот светового пучка, автоколлимация, переворачивание изображений и т. д.); такие зеркала входят в состав точнейших измерит, приборов (например, интерферомет ров).

В оптических системах применяют также вогнутые и выпуклые зеркала Их отражающие поверхности делают сфери­ческими, нараболоидальиыми, эллипсои­дальными, тороидальными; применяют и зеркала с поверхностями более сложных форм. Вогнутые зеркала чаще всего (но не всегда) концентрируют энергию пучка света, собирая его, выпуклые — рассеивают. Неплоские зеркала обладают всеми присущими оптическим системам аберрациями, кроме хроматических. Положение изображения предмета, создаваемого зеркала с поверхностью, обладающей осью симметрии, связано с радиусом кривизны зеркала в его вершине О (рис. 1) соотношением: где S — расстояние от вершины О до предмета А, S— расстояние до изобра­жения А. Эта формула строго справед­лива лишь в предельном случае беско­нечно малых углов, образуемых лучами света с осью зеркала; однако она является хо­рошим приближением и при конечных, но достаточно малых углах. Если предмет находится на расстоянии, которое можно считать бесконечно большим, s равно фокусному расстоянию зеркала: s = f = r/2.

7.4. СВОЙСТВА ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

Зеркало должно иметь высокий отражения коэффициент. Большими коэффициентом отражения обладают гладкие металлические поверхности: алюминиевые — в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, серебряные — в видимом и инфракрасном, золотые — в инфракрасном. Отражение от любого металла сильно за­висит от длины волны света X: с её уве­личением коэффициент отражения К . возра­стает для некоторых металлов до 99 % и более (рис. 2).

Рис. 2 Спектральные коэффициенты отражения металлических пленок.

Коэффициент отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов (для стекла с показателем преломления n = 1,5 всего 4 %). Однако, используя интерфе­ренцию света в многослойных комбина­циях прозрачных диэлектриков, можно получить (в относительно узкой области спектра) отражающие поверхности с коэффициентом отражения более 99 % не только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, что невозможно с металлическими по­верхностями. Диэлектрические зеркала состоят из большого (13 — 17) числа слоев двух диэ­лектриков попеременно с высоким и низ­ким п. Толщина каждого слоя такова, что оптическая длина пути света в нём со­ставляет ¹ /4 длины волны. Нечётные слов делаются из материала с высоким п (напр., сульфиды цинка, сурьмы, окислы титана , циркония , гафния , тория), а чётные — из материала с низким п (фториды магния, стронция, двуокись кремния). Коэффициент отражения диэлектрического зеркала зависит не только от длины волны, но и от угла падения излучения.

8. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕРКАЛА

В древности в ка­честве зеркала использовали полированные металлические пластины. С развитием стек­лоделия металлические зеркала уступили место стеклянным, отражательной поверх­ностью которых являлись тонкие слои ме­таллов, нанесённых на стекло. Первоначально небольшие зеркала неправильной фор­мы получали, наливая в стеклянный сферический сосуд расплавленный ме­талл, который, застывая, образовывал отражающий слой (после охлаждения сосуд разрезали). Первые стеклянные зеркала - зна­чительных размеров изготовляли нанесе­нием на стекло ртутно-оловянной амаль­гамы. Впоследствии этот вредный для здоровья работающих способ был заме­нён химическим серебрением, основанным на спо­собности некоторых соединений, содержа­щих альдегидную группу, восстанавли­вать из растворов солей серебро в виде металлической плёнки. Наиболее распространённый технологический процесс производства зеркала серебрением состоит из следующих основных операций: удаления с поверхности стекла загрязнений и продуктов коррозии, нане­сения центров осаждения серебра, собст­венно серебрения и нанесения защитных покрытии на отражающий слой. Обычно толщина серебряной плёнки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимический защиты отражающего слоя его покры­вают медной пленкой, соизмеримой по толщине с серебряной. На медную плёнку наносят лакокрасочные материа­лы — поливинилбутиральные, нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреж­дающие механические повреждения защитного слоя. Зеркало технического назначения изготовляют с отражающими плёнками из золота, пал­ладия, платины, свинца, хрома, никеля и др.

Зеркала изготовляют также способами метал­лизации стекла катодным распылением и испарением в вакууме. Особенное распро­странение получает термическое испарение алюминия в вакууме при давлении 6,7*10^-2 – 1,3*10^-3 н/м² (5*10^-4 – 10^{-3 мм} рт. ст.). Испарение алюминия осуществ­ляется со жгутов из вольфрамовой про­волоки либо из жаропрочного тигля. Под­готовка поверхности стекла к алюминированию выполняется ещё более тщательно, чем перед химическим серебрением, и включает обезвоживание и обработку электрическим раз­рядом при значении вакуума 13,3н/м² (10^-1 мл рт. ст.). Толщина алюминиевой плёнки для получения зеркала с максимальной отражательной способностью должна составлять не менее 0,12 мкм. Благодаря повышенной химической стойкости алюминированные зеркала иногда используются как поверхности наруж­ного отражения, которые защищаются опти­чески прозрачными слоями Аl₂ О₃ , SiO₂ , МgF₂ , ZnS и др. Обычно же слой алюминия покрывается непрозрачны­ми лакокрасочными материалами, та­кими же, как и при серебрении. Некоторая неравномерность по спектру и ухудше­ние отражатся способности алюминированных зеркал по сравнению с посеребрёнными оправданы значит, экономией серебра при массовом производстве зеркала, способами катодного распыления и термические испарения могут быть получены зеркала с плёнками большинства металлов, а также диэлектриков.

9. ПРИМЕНЕНИЕ ЗЕРКАЛ В НАУКЕ, ТЕХНИКЕ И МЕДИЦИНЕ.

Свойство вогнутых зеркал фокуси­ровать параллельный их оси пучок снега используется в телескопах-рефлекто­рах. На обратном явлении — преобразо­вании в зеркале пучка света от источника, находящегося в фокусе, в параллельный пучок — основано действие прожектора. Зеркала, применяемые в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркально- линзовых систем. В лазерах зеркала приме­няют в качестве элементов оптических резонаторов. Отсутствие хроматических аберраций обусловило использование зеркала в монохроматорах (особенно инфракрас­ного излучения) и многих других приборах.

Помимо измерительных и оптических приборов, зеркало применяют и в других областях техники, например, в гелиокоицентраторах, гелио­установках и установках для зонной плавки (действие этих устройств осно­вано на свойстве вогнутых зеркал концентрировать в небольшом объёме энергию излучения). В медицине из зеркал наиболее распространён лобный рефлектор — во­гнутое зеркало с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пуч­ка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. Зеркала многообразных конструк­ций и форм применяют также для иссле­дований в стоматологии, хирургии, гине­кологии и т. д.

10. Заключение.

Зеркало – одно из древних вещей в мире, оно было известно ещё в III тысячелетии до н. э., и делалось чаще всего из бронзы, обсидиана, серебра или золота. Но с развитием человека развивалась и наука, зеркала были разные: и ртутные, и медные, и серебряные.

В своём реферате я хотела показать зеркало не только с химической стороны, но также с физической и исторической (рассказать историю зеркала, какое место оно занимает в обществе и показать физический принцип действия зеркала).

Мой реферат ещё раз показывает важность химии в быту современного человека, а также в науке, технике, медицине. Почти все вещи, окружающие нас, получены благодаря химии, это не только зеркало, которым мы пользуемся каждый день, но и стекло, и бумага, и фарфор, и мыло, и различные мыльные средства, и многое другое. С помощью этих предметов жизнь людей стала намного проще и легче. Ведь именно, когда человек просыпается он идет в ванную комнату и смотрится сначала в ЗЕРКАЛО, а потом уже берёт зубную щётку, даже не догадываясь о том, что в этот момент он посмотрел в «химию».

11. Литература

1)Слюсарев Г. Г., Методы расчёта оптических систем, Москва—Ленинград, 1937

2) 3оннефельд А., Вогнутые зеркала, перевод с немецкого языка, Москва—Ленинград, 1935

3)Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, Москва—Ленинград, 1946

4)Винокуров В. М., Химические методы серебрения зеркал, Москва, 1950

5)Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, часть 2, Москва—Ленинград, 1952

6)Розенберг Г. В., Оптика тонкослойных покрытий, Москва, 1958

7)Данилин Б. С., Вакуумное нанесение тонких пленок, Москва, 1967

8)Глюк И. «И все это делают зеркала», перевод с английского языка, Москва, 1970

9)Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю., Книга по химии для домашнего чтения. — М.: Химия, 1995. — С. 32-33.

10)Журнал по химии для учителя №6

Скачать архив с текстом документа