ЗЕРКАЛО

ЗЕРКАЛО тело, обладающее
полированной поверхностью и способное образовывать оптич. изображения предметов
(в т. ч. источников света), отражая световые лучи. Первые сведения о применении
металлич. 3. (из бронзы или серебра) в быту относятся к 3-му тыс. до н.
э. В бронзовом веке 3. были известны преим. в странах Др. Востока, в железном
веке получили более широкое распространение. Лицевая сторона металлич.
3. была гладко отполирована, обратная - покрыта гравированными либо рельефными
узорами или изображениями; форма обычно круглая, с ручкой (у древних греков
часто в виде скульпт. фигуры). Стеклянные 3. (с оловянной или свинцовой
подкладкой) появились у римлян в 1 в. н. э.; в начале средних веков они
исчезли и снова появились только в 13 в. В 16 в. была
изобретена подводка стеклянных 3. оловянной амальгамой. С 17 в.
многообразие форм и типов 3. (от карманных до огромных трюмо) возрастает;
обрамления 3. становятся более нарядными. Часто 3. служат отделкой стен
и каминов в дворцовых интерьерах эпохи барокко и классицизма.
В
20 в. с развитием тенденций функционализма в архитектуре 3. почти
утрачивают декоративную роль и обычно оформляются в соответствии с их бытовым
назначением (в простой металлич. рамке либо вовсе без обрамления).

Оптические свойства 3.
Качество
3. тем выше, чем ближе форма его поверхности к математически правильной.
Максимально допустимая величина микронеровностей поверхности определяется
назначением 3.: для астрономич. и нек-рых лазерных 3. она не должна превышать
0,1 наименьшей длины волны Xmin падающего на 3. излучения, а для прожекторных
или конденсорных 3. может доходить до 10

Положение изображения
оптического, даваемого 3., может быть определено по законам геом. оптики;
оно зависит от формы поверхности 3. и положения изображаемого предмета.

Плоское 3.- единственная
оптич. система, к-рая даёт полностью безаберрационное изображение (всегда
мнимое) при любых падающих на него пучках света (см. Аберрации оптических
систем). Это свойство плоских 3. обусловило их широкое использование
со всевозможными конструктивными целями (поворот светового пучка, автоколлимация,
переворачивание изображений и т. д.); такие 3. входят в состав точнейших
измерит. приборов (напр., интерферометров).

В оптич. системах применяют
также вогнутые и выпуклые 3. Их отражающие поверхности делают сферическими,
параболоидальными, эллипсоидальными, тороидальными; применяют и 3. с поверхностями
более сложных форм. Вогнутые 3. чаще всего (но не всегда) концентрируют
энергию пучка света, собирая его, выпуклые - рассеивают. Неплоские 3. обладают
всеми присущими оптическим системам аберрациями, кроме хроматических. Положение
изображения предмета, создаваемого 3. с поверхностью, обладающей осью симметрии,
связано с радиусом кривизны г 3. в его вершине О (рис. 1) соотношением:

где s - расстояние от вершины
О до предмета A, s'- расстояние до изображения А'. Эта формула
строго справедлива лишь в предельном случае бесконечно малых углов, образуемых
лучами света с осью 3.; однако она является хорошим приближением и при
конечных, но достаточно малых углах. Если предмет находится
на расстоянии, к-рое можно считать бесконечно большим, s' равнофокусному
расстоянию
Свойства отражающих поверхностей.

3. должно иметь высокий отражения
коэффициент. Большими коэфф. отражения обладают гладкие металлич. 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:
с её увеличением коэфф. отражения
возрастает для нек-рых металлов до 99% и более (рис. 2).

Рис. 2. Спектральные коэффициенты
отражения металлических плёнок.

Коэфф. 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 коэфф. отражения более 99% не
только в видимом диапазоне, но и в ультрафиолетовом, что невозможно с металлич.
поверхностями. Диэлектрич. 3. состоят из большого (13-17) числа слоев двух
диэлектриков попеременно с высоким и низким п. Толщина каждого слоя
такова, что оптич. длина пути света в нём составляет 1/4 длины волны. Нечётные
слои 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). Коэфф. отражения диэлектрич. 3. зависит
не только от длины волны, но и от угла падения излучения.

Производство 3. В
древности в качестве 3. использовали полированные металлич. пластины. С
развитием стеклоделия металлич. 3. уступили место стеклянным, отражательной
поверхностью к-рых являлись тонкие слои металлов, нанесённых на стекло.
Первоначально небольшие 3. неправильной формы получали, наливая в стеклянный
сферический сосуд расплавленный металл, к-рый, застывая, образовывал отражающий
слой (после охлаждения сосуд разрезали). Первые стеклянные .3. значительных
размеров изготовляли нанесением на стекло ртутно-оловянной амальгамы. Впоследствии
этот вредный для здоровья работающих способ был заменён хим. серебрением,
основанным на способности нек-рых соединений, содержащих альдегидную группу,
восстанавливать из растворов солей серебро в виде металлич. плёнки. Наиболее
распространённый технологич. процесс произ-ва 3. серебрением состоит из
след. осн. операций: удаления с поверхности стекла загрязнений и продуктов
коррозии, нанесения центров осаждения серебра, собственно серебрения и
нанесения защитных покрытий на отражающий слой. Обычно толщина серебряной
плёнки колеблется от 0,15 до 0,3 мкм. Для электрохимич. защиты отражающею
слоя его покрывают медной плёнкой, соизмеримой по толщине с серебряной.
На медную плёнку наносят лакокрасочные материалы - поливинилбутиральные,
нитроэпоксидные, эпоксидные эмали, предупреждающие механич. повреждения
защитного слоя. 3. технич. назначения изготовляют с отражающими плёнками
из золота, палладия, платины, свинца, хрома, никеля и др.

3. изготовляют также способами
металлизации стекла катодным распылением и испарением в вакууме. Особенное
распространение получает термич. испарение алюминия в вакууме при давлении
6,7*10^-2-1,3*10^-3 н/м* (5*10^-4-10^-5мм
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 хим. серебрением, и включает
обезвоживание и обработку электрич. разрядом при значении вакуума 13,3
н/м²(10^-1мм
рт. ст.). Толщина алюминиевой плёнки для получения 3. с макс. отражательной
способностью должна составлять не менее 0,12 мкм. Благодаря повышенной
хим. стойкости алюминированные 3. иногда используются как поверхности наружного
отражения, к-рые защищаются оптически прозрачными слоями А1SiOнепрозрачными лакокрасочными материалами, такими же, как и при серебрении.
Нек-рая неравномерность по спектру и ухудшение отражат. способности алюминированных
3. по сравнению с посеребрёнными оправданы значит. экономией серебра при
массовом произ-ве 3.

Способами катодного распыления
и термич. испарения могут быть получены 3. с плёнками большинства металлов,
а также диэлектриков. Об изготовлении высокоточных оптич. 3. больших размеров
см. в ст. Рефлектор.

Применение 3. в науке,
технике и медицине. Свойство вогнутых 3. фокусировать параллельный
их оси пучок света используется в телескопах-рефлекторах. На обратном явлении
- преобразовании в 3. пучка света от источника, находящегося в фокусе,
в параллельный пучок - основано действие прожектора. 3., применяемые
в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркально-линзовых
систем. В лазерах 3. применяют в качестве элементов оптических резонаторов.
Отсутствие
хроматических аберраций обусловило использование 3. в монохроматорах
(особенно
инфракрасного излучения) и мн. др. приборах.

Помимо измерит. и оптич.
приборов, 3. применяют и в др. областях техники, напр. в гелиоконцентраторах,
гелиоустановках
и установках для зонной плавки (действие этих устройств основано на свойстве
вогнутых 3. концентрировать в небольшом объёме энергию излучения). В медицине
из 3. наиболее распространён лобный рефлектор - вогнутое 3. с отверстием
посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза,
уха, носа, глотки и гортани. 3. многообразных конструкций и форм применяют
также для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т. д.

Лит.: Слюсарев Г.
Г., Методы расчёта оптических систем, М.-Л., 1937; 3оннефельд А., Вогнутые
зеркала, пер. с нем., М.-Л., 1935; Максутов Д. Д., Астрономическая оптика,
М. -Л., 1946; Винокуров В. М., Химические методы серебрения зеркал, М.,
1950; Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, ч. 2, М.-Л., 1952;
Розенберг Г. В.. Оптика тонкослойных покрытий, М., 1958; Данилин Б. С.,
Вакуумное нанесение тонких пленок, М., 1967; Глюк И., И все это делают
зеркала, пер. с англ., М.. 1970. И. И. Борисова, В. Н. Рождественский.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я